棒電源發電機加熱帶燒毀原因分析及處理

杜 剛，楊 揚，王 超，羅 杰

(中核核電運行管理有限公司，浙江 海鹽 314300)

棒電源發電機加熱帶燒毀原因分析及處理

杜 剛，楊 揚，王 超，羅 杰

(中核核電運行管理有限公司，浙江 海鹽 314300)

介紹了核電站棒電源系統的功能與設備組成，分析了造成棒電源發電機電加熱帶故障燒毀的原因。針對故障原因，從棒電源機組及加熱帶的工作方式、要求等方面進行了分析，提出了改進措施和預防對策，對提高棒電源機組的安全可靠運行具有重要的意義。

棒電源；發電機；加熱帶；燒毀

0 引言

核電站棒電源系統的主要功能是為控制棒驅動機構連續供電。每臺核電機組配置2套棒電源發電機組，每臺發電機組包括：三相異步電動機、三相同步發電機、電壓調節器和飛輪。2臺發電機組并聯運行，異步電動機分別由2段母線供電。發電機型號為AP76B4，容量400 kVA，輸出電壓260 V，頻率50 Hz。為防止發電機定子繞組結露受潮，引起絕緣下降，在定子端部有3組單根功率80 W、電壓230 V的加熱帶，加熱帶并聯運行。

1 故障現象

在某核電廠大修期間，對棒電源發電機組檢修時發現，發電機加熱帶燒毀，定子線圈有輕微損傷。工作人員對棒電源發電機組進行清潔與絕緣測量工作，測得電加熱帶直流電阻為無窮大，絕緣電阻為0。隨后對內部引出線、接線端子等進行外部檢查，并未發現有松動、發熱等現象，且發電機絕緣電阻、直流電阻也正常。據此，初步判定為電加熱帶出現故障。

將發電機解體，拆除發電機非出線側端蓋，發現電加熱帶燒穿、熔結約200 mm，并發現定子繞組端部過熱變黑，加熱帶燒壞情況如圖1所示。

2 故障原因分析

根據加熱帶故障現象，認為故障原因如下。

(1) 溫控開關故障。溫控開關控制線路如圖2所示。加熱帶工作狀態由本體上的溫度控制器控制，溫控設置定值為：25 ℃(投入)/30 ℃(斷開)，加熱帶電源為一直閉合狀態，根據溫度判斷加熱帶是否投入工作。

在發電機運行期間，溫度達到限值時溫控器沒有斷開，導致加熱帶溫度過高而燒毀。

圖1 加熱帶燒壞情況

圖2 電加熱帶控制線路

(2) 加熱帶過長。通過解體發現，加熱帶在定子端部纏繞1周后，仍有長約100 mm的多余加熱帶重疊。重疊部分造成局部過熱，使加熱帶燒毀。

(3) 加熱帶質量可靠性不高。解體發現，加熱帶制造工藝粗糙，端部綁扎不規范，無法滿足設備使用要求。

綜上所述，由于該加熱帶過長，安裝時將多余長度進行了疊繞，同時發電機運行時溫控器失靈，未能將加熱帶工作電源斷開，最終導致疊繞部分高溫過熱而燒毀，發電機定子端部絕緣過熱發黑。

3 故障處理

(1) 加熱帶重新選型。根據JB/T 7836.1—2005《電機用電加熱器第1部分：通用技術條件》，加熱帶所需功率W(kW)的計算方法為：

W=DL/6.5。

在上式中：D為電機端蓋直徑，m；L為前后端蓋兩內端面間的長度，m；6.5為熱傳導系數，m2/kW。

原廠加熱帶的單根功率為80 W、長度為1 800 mm。現需在保持所需功率不變的情況下，調整加熱帶長度。

國產BQ系列防潮加熱帶，結構簡單、性能穩定可靠、安裝方便，可作為替代品。因加熱帶在安裝時不應重疊，長度不應小于周長的90 %并至少小于周長30 mm，最終確定加熱帶型號為BQ308AT。

加熱帶的主要參數為：電壓230 V，長度1 600 mm，功率80 W，寬度14 mm，交流耐電壓2.5 kV，絕緣材料耐溫大于250 ℃。采用新型號的加熱帶，縮短了長度，有效避免了因纏繞綁扎而重疊的情況。

(2) 發電機定子繞組在對應于加熱帶燒毀處的絕緣層有不同程度的老化破損，存在一定安全隱患。

需拆除定子繞組，更換新繞組，且將定制的加熱帶安裝在發電機非出線側端部后，一并真空浸漆處理。

(3) 改進加熱帶工作方式。發電機運行以后，自動斷開加熱帶電源，退出運行，因發電機運行時其本身產生的熱量已起到防止定子受潮的作用。同時，定期校驗溫控器，以保證溫控器可靠運行。

采取上述處理措施后，棒電源發電機運行正常，可靠性大大提高。

4 防范措施

加熱帶選型是否合理、安裝是否得當、運行方式是否正確，都直接影響著棒電源發電機組的運行安全。為了更好地保證設備的安全穩定運行，應高度關注設備加熱帶運行狀態。為此，提出以下幾項防范措施：

(1) 定期對溫控開關進行校驗，保證溫控器動作可靠；

(2) 加熱帶與電機不可同時工作，若機組運行，則加熱帶必須停運。控制方式可以與發電機運行狀態聯鎖，在發電機運行時自動斷開電源；

(3) 檢查加熱帶的選擇和安裝是否合理，安裝時禁止疊繞、折疊，避免承受拉力。

5 結束語

棒電源系統為核電廠重要電源之一，只有在換料大修時停運，其余時間均保持運行狀態，其可靠性要求十分高。通過本次故障缺陷的處理及對相同型號發電機加熱帶的更換，消除了加熱帶設計安裝時存在的缺陷和隱患，同時改進了運行方式，使設備能在安全穩定狀態下可靠運行。

1 哈爾濱大電機研究所.JB/T 7836.1-2005電機用電加熱器第1部分：通用技術條件[S].北京：機械工業出版社，2005.

2 王麗娜，張建軍.加裝防潮加熱帶提高電動機絕緣性能[J].電世界，2013，54(12)：9.

2017-02-25。

杜 剛(1981—)，男，工程師，主要從事核電站電機設備維護與管理等工作，email：dug@cnnp.com.cn。

楊 揚(1986—)，男，工程師，主要從事核電站電機設備維護與檢修工作。

王 超(1985—)，男，工程師，主要從事核電站電機設備維護與檢修工作。

羅 杰(1985—)，男，工程師，主要從事核電站電機設備維護與檢修工作。