500 kW發(fā)電機定子線圈燒毀原因分析

趙恩靈

（海委引灤局，天津300393）

1 機組概述

1.1 機組基本情況

機組額定功率500 kW，臥式水輪發(fā)電機組，機組型號SFW500-6/850，定子額定電壓400 V， 定子額定電流902 A，定子采用B級絕緣，轉(zhuǎn)子兩側(cè)裝有風(fēng)扇，自循環(huán)空氣冷卻，于1994年10月并網(wǎng)發(fā)電。由于引水管路較長，水能沿程損失較大，機組最大帶有功400 kW運行。機組通過10 kV線路送到地區(qū)變電站。

1.2 機組更新改造

2018年6月，對機組二次部分及出口開關(guān)進行更新改造，完成了發(fā)電機出線柜、發(fā)電機控制柜、發(fā)電機勵磁柜3面盤柜的更新，以及機組調(diào)速及控制系統(tǒng)、勵磁系統(tǒng)、發(fā)電機同期、保護、計量、出口開關(guān)等改造，改造后機組運行正常。

機組更新改造后，發(fā)電機保護配置情況為：過電流Ⅰ段保護，整定動作電流為105%額定值，延時5 s；過電流Ⅱ段保護，整定動作電流為110%額定值，延時2 s；過電壓保護，整定動作電壓為120%額定值，延時0.5 s；保護動作結(jié)果為：電氣事故停機，跳發(fā)電機出口開關(guān)及勵磁開關(guān)，發(fā)電氣事故信號。

2 事故經(jīng)過

2.1 機組運行方式

由于上游水位低，機組有功270 kW，功率因數(shù)0.90，機組正常運行，各系統(tǒng)投入正常。調(diào)速系統(tǒng)自動運行，勵磁系統(tǒng)恒電壓方式運行。

2.2 事故經(jīng)過

2019年1月13日09：42，機組事故停機，現(xiàn)地檢查顯示事故信號為“勵磁故障，低勵”，信號復(fù)歸正常，各部檢查正常后，開機并網(wǎng)繼續(xù)運行。19：30，機組水機事故停機，機房內(nèi)充滿濃煙。經(jīng)現(xiàn)場檢查測量，發(fā)現(xiàn)定子線圈嚴重?zé)龤В?jīng)測量轉(zhuǎn)子對地絕緣500 MΩ，定子對地絕緣為0 MΩ。需對定子線圈及鐵心進行整體更換。

3 事故原因分析

3.1 機組結(jié)構(gòu)、安裝位置原因

此類機組為主軸臥式安裝，兩側(cè)以滾珠軸承支撐，軸承加注潤滑脂。轉(zhuǎn)子端部裝有冷卻風(fēng)扇，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動后，轉(zhuǎn)子與定子間隙形成風(fēng)道對定轉(zhuǎn)子進行冷卻。機組長時間運行，潤滑脂汽化后經(jīng)風(fēng)道進入到定轉(zhuǎn)子間隙內(nèi)，附著在鐵心表面，長時間累積，會造成鐵心表面積垢，冷卻效果變差，絕緣降低。

機組安裝在廠房一側(cè)，空間受限，通風(fēng)較差，夏季空氣濕度較大，也會造成絕緣降低。長時間運行的累積效應(yīng)，造成定子絕緣老化。

3.2 機組未及時進行系統(tǒng)檢修

小容量機組日常運行及檢修費用投入嚴重不足，重建輕管現(xiàn)象嚴重，只重視經(jīng)濟效益，對機組的日常檢修不重視。機組于1994年10月并網(wǎng)發(fā)電，已經(jīng)運行20多年，期間未對發(fā)電機組部分進行過大修，未及時發(fā)現(xiàn)定子絕緣老化的隱患。規(guī)程規(guī)定機組運行半年進行一次小修，4年進行一次大修。此機組長時間運行，只有發(fā)生故障，機組檢修時機組才停機，檢修故障部位，對其他部位不進行系統(tǒng)檢查，安全隱患不能及時發(fā)現(xiàn)處理。

3.3 綜合控制器功能不完善

此次改造更新綜合控制器，采用CPU集成控制，將機組的保護、控制功能集合在一起，完成機組操作、保護所有功能，但記錄、查詢功能不完善。此次事故定子電流的變化曲線無記錄，機組事故停機是過流保護動作跳出口開關(guān)，還是機組短路后出口開關(guān)過流保護動作跳閘，無法分析判斷。

3.4 出現(xiàn)故障信號后，沒引起足夠重視

此機組上午09：42事故停機，此次是勵磁故障，低勵動作，反映出機組勵磁有問題，造成低勵事故原因很多，如發(fā)電機組定子出現(xiàn)絕緣損壞，勢必造成發(fā)電機電流增大，電壓降低，由于勵磁系統(tǒng)采用恒壓方式運行，進而引起勵磁電壓升高，電流降低，從而引起機組勵磁低勵事故。發(fā)“低勵”信號，應(yīng)對機組勵磁系統(tǒng)和定轉(zhuǎn)子進行檢查，不應(yīng)該復(fù)歸信號，檢查未發(fā)現(xiàn)問題就開機，不能體現(xiàn)“四不放過”原則。

4 避免事故發(fā)生的預(yù)防措施

通過對水輪機組長時間運行的狀態(tài)分析，并結(jié)合機組實際，應(yīng)該從以下幾個方面加強管理，避免事故的發(fā)生。

4.1 加強設(shè)備檢修管理

根據(jù)規(guī)程，結(jié)合機組運行狀態(tài)及運行時間，決定檢修方式。發(fā)現(xiàn)機組出現(xiàn)異常，運行噪音增大，應(yīng)及時檢修。同時做好機組運行技術(shù)檔案管理，及時填寫機組運行過程的問題，便于決定機組檢修方式及檢修時間。

類似型式的小容量機組較多，應(yīng)加強管理，進行全面檢查和檢修，確保設(shè)備安全運行。對每次機組檢修的部位及內(nèi)容進行登記，形成完整的設(shè)備技術(shù)檔案。

4.2 加強人員培訓(xùn)

鑒于小容量機組運行實際情況和人員職責(zé)的單一，運行和檢修應(yīng)逐漸實行運檢一體化。加強人員培訓(xùn)，從檢修和運行角度提高人員技術(shù)素質(zhì)，及時發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。如發(fā)電機端部灰塵較厚，運行和檢修人員應(yīng)知道灰塵較厚會造成絕緣降低，冷卻效果變差，不利于定子散熱。設(shè)備更新后，應(yīng)及時組織人員培訓(xùn)，從基本原理入手，掌握機組保護及控制系統(tǒng)。

4.3 對更新的機組保護、控制進行校驗，完善綜合控制器功能

機組控制及保護部分更新，投入運行時進行過校驗及傳動檢驗。此次定子線圈燒毀，定子B、C相短路事故后，應(yīng)重新對保護及控制系統(tǒng)進行校驗及傳動檢驗，并完善中控室事故信號。與綜合控制器廠家溝通，增加事故追憶功能。

4.4 機組出現(xiàn)故障、事故信號要引起重視

機組保護對異常的反應(yīng)，就是出現(xiàn)故障、事故信號，如出現(xiàn)信號應(yīng)引起足夠的重視，特別是軟故障，出現(xiàn)異常具有瞬時性，動作后瞬時消失，查找故障很難。應(yīng)該引起運行、檢修人員的足夠重視，采用因果分析方法，查找引發(fā)信號的原因，把故障消滅在初期。

5 結(jié)束語

按照事故“四不放過”原則，通過對發(fā)電機定子線圈燒毀事故原因進行分析，提出預(yù)防事故的措施，加強人員培訓(xùn)及設(shè)備管理，確保設(shè)備安全。我國在運行小容量機組較多，由于設(shè)備老化嚴重，管理水平低，運行費用較高，機組大多帶病運行。機組管理單位應(yīng)引起重視，加強管理，及時修復(fù)缺陷，確保機組運行安全。