330 MW汽輪發電機定子線棒漏水故障診斷及處理

任章鰲，由凱，郝劍波，閆迎，晏桂林，徐波

(國網湖南省電力公司電力科學研究院，湖南長沙410007)

330 MW汽輪發電機定子線棒漏水故障診斷及處理

任章鰲，由凱，郝劍波，閆迎，晏桂林，徐波

(國網湖南省電力公司電力科學研究院，湖南長沙410007)

某電廠330 MW汽輪發電機在機組檢修期間，通過直流耐壓試驗發現定子C相繞組泄漏電流超標，并且端部絕緣盒有漏水現象。通過進一步直流泄漏試驗、表面電位試驗以及定子線棒解體檢查等方式逐一診斷，確定為發電機定子26槽下層線棒破損導致漏水。最后經過更換損毀線棒及檢修工藝處理并進行相關修后試驗，試驗合格后成功投入運行。

汽輪發電機；直流泄漏；定子線棒漏水；故障診斷；處理恢復

某廠1號汽輪發電機由哈爾濱電機廠生產，型號為QFSN－330－2，冷卻方式是水氫氫冷卻，額定功率為330 MW，額定電壓為20 kV，額定電流為11 207 A，功率因數0.85(滯后)，該發電機于2015年9月進行年度C級檢修，歷史檢修試驗數據合格正常。

1 故障現象

2015年9月30日，進行1號發機C級檢修，發現A，B相絕緣電阻為13 GΩ，C相2 GΩ，C電阻相較A，B兩相偏小，但也符合規程要求；A相繞組施加40 kV直流電壓時，泄漏電流為16 μA，B相繞組施加40 kV直流電壓時，泄漏電流為17 μA，但C相繞組施加5 kV直流電壓時，泄漏電流已有30 μA，泄漏在此電壓下明顯偏大，為防止絕緣擊穿，不再繼續加壓，需要查明泄漏明顯偏大原因。

2 故障診斷及檢查

2.1 試驗診斷

在定子繞組本體無缺陷的情況下，發電機定子繞組直流泄漏超標可能是受潮或臟污所致，打開發電機出線盒人孔門進行清掃并投入內冷水電加熱器進行烘潮，重做試驗。試驗數據見表1。

發電機內冷水溫達到了50℃，線圈溫度達到了53℃，并仍在緩慢上漲，最高漲至60℃。

表1 1號發電機清掃烘潮后的直流耐壓數據

從試驗數據看，A，B相絕緣無窮大，泄漏值正常，C相絕緣電阻低至9 MΩ，不合格。為排除儀器設備故障干擾，更換另一套試驗設備進行直流耐壓試驗，試驗數據見表2。

從2次試驗數據可以看出，通過2套不同的試驗設備、不同的試驗人員進行試驗，得出的數據基本一致，可以排除試驗設備異常及人員操作失誤，證實C相繞組確實存在故障。需要打開發電機端蓋進一步排查，找出故障點。

表2 1號發電機更換試驗儀器后的直流耐壓數據

發電機端蓋拆開后，對發電機進行手包絕緣表面電位試驗檢查，發現勵端11點鐘位置37槽絕緣水盒在10 kV時電位即有5 200 V，絕緣盒位置如圖1所示，高于試驗標準 (加壓 20 kV時低于3 000 V)，其他部位手包絕緣表面電位在施加直流電壓10 kV時均不超過100 V，判定37槽的手包絕緣存在絕緣缺陷。

隨即對37槽水電接頭絕緣盒進行拆除，以查找絕緣盒內絕緣缺陷點的位置。拆除絕緣盒后發現有水滲出，通過對該水電接頭絕緣盒的解剖檢查可以判斷該線棒的漏水點在線棒主絕緣內，并非在絕緣水盒內。

圖1 發電機定子槽剖面

2.2 故障線棒解體檢查

通過查對1號發電機繞組連接圖紙，37槽絕緣盒的故障線棒對應的是26槽下層線棒，焊開勵端37槽絕緣盒對應汽側絕緣盒并分開6根空心銅線后，對空心銅線進行氣壓試驗檢查空心銅線的連通情況，試驗結果如圖2所示 (汽、勵側的空心銅線編號均是從下往上編，由于空心銅線在線棒內存在羅貝爾編織換位，所以汽、勵兩側銅線編號并非按序號對應)。

圖2 26槽下層線棒氣壓試驗

從圖2可以看出，勵側③，⑥號空心銅線已經相通，與汽側本身對應的線棒均存在堵塞，并且勵測①，④，⑤號空心銅線通但氣壓不能保持，說明有漏氣現象。只有勵側②號空心銅線完好。結果表明26槽下層線棒存在多個露點，絕緣故障嚴重，必須更換線棒。為查明故障原因，抬出26下層線棒進行解體檢查。抬出線棒解體后發現勵端側③，⑥號空心銅線有2根缺分別失2 cm，1.3 cm，勵端側③，⑥號空心銅線堵塞的異物是本身銅線缺失的部分銅片。對應空心銅線缺失處線棒主絕緣有一處放電，但并未完全擊穿，另有一根空心銅線存在一條長約2.5 cm的裂紋。銅線缺失處主絕緣有長約50 cm絕緣已被漏水浸泡分層，線棒解剖的結果可以驗證氣壓試驗的正確性。

針對26槽線棒解體后破損情況進行分析，勵端側③，⑥號線棒堵塞的異物不是來自于冷卻水系統，是空心銅線缺失部分，排除冷水質問題導致線棒腐蝕。線棒破損故障原因為空心銅線本身存在裂紋、凹坑等制造缺陷，在運行過程中由于線棒受到電磁力導致振動磨損，裂紋變大后滲水，水從裂紋處滲出，積聚在缺陷部分，將主絕緣泡發后引起主絕緣分層，線棒出現松散現象，在電磁力的作用下線棒局部振動和相互磨損，產生斷裂及局部放電等現象，磨損后的殘片卡在空心銅線中導致堵塞。

3 故障恢復及預防措施

3.1 故障恢復

26槽下層線棒整體更換，新舊單根線棒在嵌線前后均進行水壓和交流耐壓試驗，發電機鐵芯在嵌線前后做的鐵芯損耗試驗結果均合格，表明發電機鐵心無缺陷。定子線棒整體安裝完成后按照規程進行交直流耐壓、表面電位和模態試驗，試驗均合格，機組順利啟動并網。

3.2 預防措施

為防止發電機定子線棒由于受到電磁力而造成振動磨損，可以采取以下預防措施:1)在機組大修期間，檢查定子繞組的固定狀態，檢查過渡引線和固定螺栓的緊固程度，及時恢復定子槽楔和端部綁繩的緊固力，防止其松動；2)積極開展發電機定子繞組端部固有頻率和模態的測量，對端部固有頻率在94～115 Hz范圍內的線棒進行加固處理，對定子端部繞組模態不合格的發電機應及時進行結構處理；3)在發電機運行期間應定期監視內冷水箱處的H2含量，如果發電機定子線棒有裂紋和磨損情況，H2將會進入內冷水系統，使其含氫量增加。漏氫滲水可造成發電機絕緣降低，定子接地短路等故障，嚴重時可能燒毀鐵心。

4 結語

本次發電機定子線棒漏水事故的診斷和處理過程充分體現了發電機定子繞組絕緣事故原因的查找由表及里，層層推進的技術手段。發電機定子端部手包水電接頭處容易發現繞組的絕緣缺陷，檢修時應重點關注。定子線棒發生絕緣故障后，要正確判斷故障性質，進行全面的試驗，并對試驗結果進行綜合分析判斷，防止將異常情況遺漏。

〔1〕電氣設備預防性試驗規程:DL/T 596—1996〔S〕.北京:中國電力出版社，1997.

Diagnosis and treatment of leakage fault of 330 MW turbine generator stator bar

REN Zhang’ao，YOU Kai，HAO Jianbo，YAN Ying，YAN Guilin，XU Bo
(State Grid Hunan Electric Power Corporation Research Institute，Changsha 410007，China)

During the maintenance period of a 330 MW turbine generator in a power plant，it was found that the leakage current of the stator C phase winding had exceeded the standard，and the end insulation box was leaking.By further DC leakage test，surface potential test and the disintegration of the stator bar and other ways to diagnose one by one，the 26 slot of the generator stator bar damage caused by leakage is determined.At the end of the test，after replacing the damaged wire rod and the maintenance process，the test was carried out and the test was successful.

steam turbine generator；DC leakage；stator leakage；fault diagnosis；treatment and recovery

TM311

B

1008－0198(2016)06－0079－03

10.3969/j.issn.1008－0198.2016.06.022

任章鰲(1985)，男，博士，工程師，從事發電機檢修、試驗和相關科研工作。

2016－02－24