發(fā)電機(jī)定子線圈測溫電阻失效下的異常運(yùn)行方案及改造更換手段

王鑫

（四川嘉陵江桐子壕航電開發(fā)有限公司，四川 廣安 638400）

一、發(fā)電機(jī)參數(shù)

秀觀電廠是嘉陵江渠化開發(fā)的第十四級(jí)梯級(jí)電站，位于四川省武勝縣中心鎮(zhèn)。安裝有3臺(tái)東方電機(jī)股份有限公司生產(chǎn)的燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量108MW，發(fā)電機(jī)型號(hào)為 SFWG36-72/7350，額定功率為36/39.13MW/MVA，額定電壓10.5kV，額定電流 2153A，額定轉(zhuǎn)速83.3 r/min，定子繞組接線方式Y(jié)型，三相，定子槽數(shù)Z為324，槽號(hào)編排由內(nèi)圓向外展開順時(shí)針方向，絕緣等級(jí)F級(jí)，發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向從下游向上游看為順時(shí)針方向。首臺(tái)機(jī)組于 2003年初投產(chǎn)運(yùn)行，是當(dāng)時(shí)國內(nèi)乃至亞洲最大的燈泡貫流式機(jī)組。

二、定子測溫電阻概況

目前，國內(nèi)發(fā)電機(jī)定子溫度廣泛地使用電阻溫度計(jì)來測量，電阻溫度計(jì)是利用金屬電阻隨溫度的變化而變化的性質(zhì)所制成的測溫元件。在發(fā)電機(jī)制造過程中，預(yù)先放置在發(fā)電機(jī)定子繞組和鐵心之間，用來測量該處的平均溫度。按設(shè)計(jì)，秀觀電站每臺(tái)發(fā)電機(jī)定子線圈共預(yù)設(shè)有24個(gè)（PT100）測溫電阻，其中定子線圈有18個(gè)，定子鐵心有6個(gè)：定子線圈測溫電阻分布在 6個(gè)槽，分別是第 10、57、121、168、223、279槽上，每槽3 個(gè)，布置在層間上部、中部、下部；定子鐵心測溫電阻分布在6個(gè)槽，分別是第1、48、112、159、214、270槽上，每槽1 個(gè)，布置在槽底中部。隨著年限的增加，各電子元器件老化加速，特別是定子線圈內(nèi)部測溫電阻存在大量失效情況，個(gè)別機(jī)組測溫電阻失效率已達(dá)55%，對(duì)運(yùn)行人員造成極大困擾。但是該測溫電阻預(yù)埋在線棒內(nèi)，現(xiàn)場不具備更換條件，如需更換，需將定子返廠，將測溫電阻所在槽號(hào)內(nèi)的線棒抽出來后，重新裝設(shè)。為此將大幅增加檢修工期，影響發(fā)電效益，造成水資源浪費(fèi)。

為了有效地監(jiān)視發(fā)電機(jī)定子溫度的變化，使運(yùn)行人員更好掌握機(jī)組運(yùn)行狀況，同時(shí)又能節(jié)省檢修周期，節(jié)約水資源。我電站在2017年1號(hào)機(jī)組大修期間，抱著試驗(yàn)的態(tài)度，利用在同一槽號(hào)三個(gè)不同位置的槽楔內(nèi)線圈表面位置安裝貼片式測溫電阻的方式替換了1號(hào)機(jī)組部分損壞的測溫電阻，通過近兩年的觀察運(yùn)行，其所反應(yīng)的實(shí)際溫度與溫升情況和未更換的原有測溫電阻一致，能夠有效反應(yīng)定子線圈溫度，從而解決了返廠檢修所造成的檢修工期浪費(fèi)。

但因該機(jī)組為試驗(yàn)機(jī)組，目前我公司3號(hào)機(jī)組同樣存在測溫電阻大幅損壞失效，無法有效查看溫度的情況，而該機(jī)組的大修周期將在2022年度，距今有三年時(shí)間，為此我司及早制定了相關(guān)異常運(yùn)行方案，用以保障檢修空窗期3號(hào)機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

三、3號(hào)機(jī)組定子測溫電阻失效下的異常運(yùn)行方案

（一）3號(hào)機(jī)組現(xiàn)狀

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，3號(hào)機(jī)組定子線圈總計(jì)24個(gè)測點(diǎn)目前只能監(jiān)控其中13個(gè)。第2、3、4、5、10、11、12、16、19、20、22號(hào)總計(jì)11個(gè)測點(diǎn)均失效，無法查看溫度，總失效率達(dá)46%。其中槽底中部6個(gè)測溫點(diǎn)（1、5、9、13、17、21）中，位于第48槽W相5號(hào)測溫點(diǎn)失效，故障率為16%。層間上部6個(gè)測溫點(diǎn)（2、6、10、14、18、22）中，位于第10槽U相2號(hào)測點(diǎn)、第121槽V相10號(hào)測點(diǎn)、第279槽V相22號(hào)測點(diǎn)均已失效，失效率50%。層間中部6個(gè)測溫點(diǎn)（3、7、11、15、19、23）中，位于第10槽U相3號(hào)測點(diǎn)、第121槽V相11號(hào)測點(diǎn)、第223槽W相19號(hào)測點(diǎn)均已失效，失效率50%。層間下部6個(gè)測溫點(diǎn)（4、8、12、16、20、24）中，位于第10槽U相4號(hào)測點(diǎn)、第121槽V相12號(hào)測點(diǎn)、第168槽U相22號(hào)測點(diǎn)、第223槽20號(hào)測點(diǎn)均已失效，失效率67%。

（二）臨時(shí)參考點(diǎn)

若有必要?jiǎng)t按照如下原則參考測溫失效點(diǎn)的溫度，即：某一槽內(nèi)全壞的測點(diǎn)通過相同相別的測點(diǎn)來參考溫度；某一槽內(nèi)非全壞的測點(diǎn)通過相鄰層間測點(diǎn)來參考溫度。如：3號(hào)機(jī)組V相層間上部10號(hào)和22號(hào)測點(diǎn)均處于損壞狀態(tài)，則通過同在V相的23號(hào)層間中部測溫點(diǎn)來進(jìn)行參考，在此基礎(chǔ)上監(jiān)控系統(tǒng)原始采集數(shù)據(jù)查找規(guī)律，建議運(yùn)行人員在23號(hào)層間溫度基礎(chǔ)上增加2-5℃左右。其他判斷點(diǎn)如上表所示參考。如發(fā)現(xiàn)測點(diǎn)溫度異常升高，則對(duì)3號(hào)機(jī)三相定子電流進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測，額定負(fù)荷下，三相電流差不應(yīng)超過20%，同時(shí)任一相不得超過額定值。如果發(fā)現(xiàn)電流失衡，且在運(yùn)行過程中不平衡電流持續(xù)增大，可測點(diǎn)溫度異常升高，則立即停機(jī)查找原因。

（三）硬件保障

依據(jù)秀觀電廠十幾年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來看，造成定子線圈溫度過高主要是冷卻風(fēng)機(jī)故障停運(yùn)或冷卻水異常堵塞造成。一般某一臺(tái)風(fēng)機(jī)出現(xiàn)問題，相應(yīng)一側(cè)的定子線圈溫度就比其他線圈溫度偏高，或冷卻水效果不佳造成定子線圈整體溫度升高，故在定子線圈測溫電阻大量失效過程中必須要對(duì)風(fēng)機(jī)及冷卻水進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注。

1.關(guān)于冷卻風(fēng)機(jī)的監(jiān)視運(yùn)行

秀觀電廠3號(hào)發(fā)電機(jī)定子線圈測點(diǎn)全壞或幾乎全壞的第10槽、第121槽和第223槽，相鄰的風(fēng)機(jī)分別是2號(hào)、4號(hào)和6號(hào)風(fēng)機(jī)，這三組風(fēng)機(jī)在日常監(jiān)測中需重點(diǎn)關(guān)注，出現(xiàn)問題立即更換，以保障測點(diǎn)失效處的風(fēng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。

2.冷卻水的監(jiān)視運(yùn)行

秀觀電站發(fā)電機(jī)冷卻水目前分為二次內(nèi)循環(huán)水和一次外循環(huán)水兩種，一次外循環(huán)冷卻水裝置是我司自主研發(fā)，通過抽取流道江水經(jīng)過濾裝置過濾后，進(jìn)入冷卻套循環(huán)冷卻，降溫效果出色。目前我司幾乎全面采用一次外循環(huán)水方式進(jìn)行機(jī)組冷卻。在3號(hào)機(jī)測溫電阻大量失效情況下，日常巡視時(shí)則重點(diǎn)查看冷卻水壓及電磁流量計(jì)顯示情況。一次水運(yùn)行時(shí)，取水口水壓保持在0.1MPa-0.17MPa，冷卻水泵出口水壓0.2MPa-0.4MPa；Y型過濾器及濾水器前后壓差小于0.1MPa；空冷器進(jìn)口壓力0.3MPa-0.4MPa；電磁流量計(jì)讀數(shù)230-310m3/h，且空冷器前后端讀數(shù)一致。若出現(xiàn)壓力、流量、壓差不滿足標(biāo)準(zhǔn)，則在停機(jī)情況下對(duì)濾水器或進(jìn)水口進(jìn)行反沖水沖洗。

3.方案實(shí)施效果

按照上述方式，3號(hào)機(jī)組在測溫電阻失效已達(dá)55%的情況下，已安全穩(wěn)定運(yùn)行多年。通過對(duì)三相電流及冷卻風(fēng)機(jī)和冷卻水的重點(diǎn)監(jiān)控和故障后的快速反應(yīng)處置，3號(hào)機(jī)組運(yùn)行在滿負(fù)荷36MW狀態(tài)下的線圈溫度基本上維持在105℃左右，溫度控制良好，無任何異常。

四、結(jié)語

發(fā)電機(jī)定子線圈測溫電阻壽命不長的情況，幾乎是大量水電站存在的共性問題。因其布置條件所限，不易更換，檢修工期長，令很多單位極為頭疼。但是定子線圈溫度的監(jiān)測對(duì)于機(jī)組正常穩(wěn)定運(yùn)行又極其重要。通過測溫電阻失效下的異常運(yùn)行方案可有效保障不具備檢修條件的機(jī)組日常的運(yùn)行監(jiān)控。通過貼片式測溫電阻的更換改造能有效簡化更換流程，節(jié)省檢修工期。