發電機端部引線振動可能引發的故障及應對方案

熊炎林

摘 要 介紹發電機端部引線振動監測系統和其引線振動可能引發的故障及其處理方案。

關鍵詞 引線振動；故障；發電機

中圖分類號：TM311 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）06-0174-01

1 概述

發電機定子繞組端部承受著正常運行時的交變電磁力作用和突然短路時的巨大電磁力沖擊，是承受應力最高的部件之一。隨著發電機單機容量的增大，發電機定子繞組端部振動磨損問題日益突出，將直接威脅著機組的安全和電網的穩定。因此田灣核電站大修期間在一期工程兩臺機組發電機定子繞組端部安裝了振動監測系統，本文介紹了發電機端部引線振動監測系統和其引線振動可能引發的故障及其處理方案。

2 田灣核電站發電機端部引線及其端部振動監測系統介紹

田灣核電站發電機是由俄羅斯電力聯合制造廠生產的TBB-1000-2у3型三相同步汽輪發電機，其發電機的定子繞組是一個三相的含有兩個并聯支路，雙層，短距，線棒類型的繞組。繞組的末端是籃狀的，繞組的相位連接是雙星型。發電機定子繞組的始端和終端都是通過出線端子引出的，發電機有A、B、C三相，三相出線端子C4、C5、C6固定在定子外殼勵磁機側末端部分的底部，六個中性出線端子1C1、1C2、1C3、2C1、2C2和2C3則固定在定子外殼勵磁機側末端部分的頂部。

田灣核電站采用VibroSystem公司生產的FOA-100型光纖加速度傳感器，此傳感器由陶瓷與PPO Noryl材料制成，無金屬材質，是一種非導電、抗電磁干擾的振動測量傳感器，其光信號處理技術可確保傳感器與測量儀表之間極好的電絕緣狀態（大于27kVrms），是危險環境中測量沖擊和振動的理想裝置。

3 發電機端部引線振動可能引發的故障分析及應對措施

通過田灣核電站兩臺機組發電機端部振動監測系統投運后的運行經驗，一般在出現振動幅值連續惡化或是頻率特性發生變化時，不久就出現由于引線處出現裂紋而導致發電機氫氣泄漏入定子冷卻水系統的缺陷，所以關注端部振動監測對漏氫有很好參考的意義。發電機端部引線振動惡化除了會引發漏氫之外，還可能引發許多大的故障，現總結如下。

1）引線材料出現裂紋，故障點處于正壓區域，導致發電機漏氫。

端部引線振動高引起絕緣磨損及振動疲勞，可能導致引線材料出現裂紋，導致氫氣向定子冷卻水側泄漏。故障現象：通過氫氣捕集器可以看到泄漏產生的氣泡，并且定子冷卻水系統顯示的氫氣濃度將上漲，發電機氫氣泄漏率增加，而且定子冷卻水系統的氧含量開始下降。當氫氣泄漏到定子冷卻水時有如下規定（發電機規程內相關內容）：在發電機運行時，氫氣捕集器內氫含量允許達到3%，通過接上的氣體分析儀自動連續測量。測量檢查應該通過實驗室方法，一周一次。當氫氣捕集器內氫含量大于3%時，必須密切監視發電機：當氣體分析儀一直投入時用可移動儀表或實驗室方法每小時測量一次氫氣捕集器內氫含量，監視線棒溫度和發電機是否有水，確保氫壓比定冷水入口壓力高不小于0.0196 MPa。發電機如果可能應該停運，但是最遲不超過5天，以查明和消除氫氣泄漏原因。如果每小時一次取樣分析氫氣捕集器內氫含量大于20%，發電機應該立即降負荷停運并轉維修。

2）引線材料出現裂紋，故障點處于負壓區域，導致冷卻水輕微泄漏到發電機膛內。

端部引線振動高引起絕緣磨損及振動疲勞，可能導致引線材料出現裂紋，導致定子冷卻水向氫氣側泄漏。故障現象：發電機內氫氣濕度將上漲，發電機轉子絕緣值可能下降。當定子冷卻水泄漏到發電機內部時有如下規定：在工作壓力發電機內氫氣露點溫度（濕度），應低于氫冷器冷卻水入口溫度，并不高于15℃。為了正常運行，建議保持氫氣濕度不超過25%，不小于0.9%。當濕度超過30%時，必須確定濕度增加原因并采取措施消除故障，必要時用干燥的新氫氣更頻繁地吹掃發電機。氫氣濕度大于25%，不超過30%時，允許發電機運行，但每年不超過3次，每次持續時間不超過3天。

3）引線材料突然斷裂形成破口，導致定子冷卻水泄漏到發電機膛內。

端部引線振動高引起絕緣磨損及振動疲勞，導致引線材料突然斷裂，形成破口，導致定子冷卻水泄漏到發電機膛內。故障現象：發電機內氫氣濕度迅速將上漲，發電機轉子絕緣值可能下降，發電機膛內可能出現液位報警。當發電機內出現液位時處理如下（發電機規程內相關內容）：當發電機窺視孔有很多水（大約每班500 cm3）時，必須通過疏水閥疏水并加強監視發電機。如果水還積聚，那必須通過供氫管線疏水閥來判斷水的來源。如果水來自氫冷器，那么必須盡可能消除氫冷器泄漏，在堵漏結束之前通過疏水閥定期疏水。當氫冷器漏水量超過每班500 cm3時，應切除氫冷器，發電機降功率到60%額定值。在不超過24小時前提下，盡可能停運發電機，消除氫冷器泄漏點或更換備用氫冷器。如果查明水是從定冷水系統漏到發電機殼體內，發電機應該立即降功率并與電網解列。發電機內定冷水系統密封性監視，通過測量定冷水發電機定子冷卻水系統的氫氣捕集器內的氫氣含量。

4）某相軟連接全部斷裂，從而導致發電機某相開路或者接地，電氣保護會動作。

端部引線振動高引起絕緣磨損及振動疲勞，導致某相軟連接全部斷裂，從而導致發電機某相開路，發電機負序過負荷保護啟動跳閘。如果開路后伴隨著接地，則發電機差動及定子接地保護均會動作。當發電機縱差保護及負序過負荷動作時，則發電機出口開關跳閘，500 kV系統開關跳閘，汽輪機停機，切換廠用電至220 kV系統供電。當發電機橫差及定子接地保動作時，發電機出口開關跳閘，汽輪機停機，反應堆自動降功率至40%。

4 總結

發電機端部振動監測系統在保證發電機安全穩定運行方面具有重要的意義，該系統能夠實現實時監測分析發電機端部的振動情況，并能夠及時發現引線狀態發生的突變情況，提前準備相應的方案和對策，保障機組的正常運行。

參考文獻

[1]房何，茆秋華，秦貫洲.發電機端部振動監測系統在田灣核電的應用與實踐.endprint