邊志強(qiáng)

(山西陽(yáng)光發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 陽(yáng)泉 045200)

1 電力一次設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

隨著我國(guó)融入世界經(jīng)濟(jì)程度日益加深，經(jīng)濟(jì)規(guī)模的擴(kuò)大，必然促使能源供給規(guī)模的擴(kuò)大，并致使電源結(jié)構(gòu)優(yōu)化的要求越來(lái)越高。而以大型高效機(jī)組逐漸占據(jù)主力為特征的火力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在我國(guó)仍將維持相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期。當(dāng)前，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國(guó)大型火力發(fā)電機(jī)組有了較快增長(zhǎng)，亞臨界參數(shù)的300、600MW機(jī)組，甚至超臨界機(jī)組已成為我國(guó)各大電網(wǎng)的主力機(jī)組，因此，超高壓、特高壓的一次電氣設(shè)備迅速增加，同時(shí)，一次設(shè)備的檢修、維護(hù)任務(wù)越來(lái)越重。

2 發(fā)電機(jī)的檢修方法與分析

2.1 發(fā)電機(jī)

山西陽(yáng)光發(fā)電廠發(fā)電機(jī)組為東方電機(jī)廠所生產(chǎn)的330MW汽輪發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)組采用臥式軸，軸系上帶有三臺(tái)同步發(fā)電機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)如表1:

發(fā)電機(jī)定子機(jī)座為中段機(jī)座和兩端罩組成的三段式組合機(jī)構(gòu)，中間段與鐵芯長(zhǎng)度相近，兩端罩罩住定子線圈端部，4個(gè)臥式冷卻器置于兩端罩頂部的冷卻罩內(nèi)。

因?yàn)樵O(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行管理以及系統(tǒng)故障等原因，發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中會(huì)發(fā)生異常的振動(dòng)、發(fā)熱、電暈等各種機(jī)械力和電磁力的作用，引起發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組接地、勵(lì)磁機(jī)碳刷打火、定子繞組絕緣損壞、發(fā)電機(jī)過(guò)負(fù)載、溫度升高等故障。

表1 QFSN－330－2－20汽輪發(fā)電機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

2.2 發(fā)電機(jī)的常見(jiàn)故障

2.2.1 發(fā)電機(jī)的事故過(guò)負(fù)荷

發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，應(yīng)按照銘牌規(guī)定的額定負(fù)荷運(yùn)行，也可以低于額定值運(yùn)行，但不得超過(guò)。額定負(fù)荷相當(dāng)于在一定冷卻介質(zhì)的溫度下，在定子和轉(zhuǎn)子繞組以及鐵芯長(zhǎng)期容許發(fā)熱溫度的范圍內(nèi)，發(fā)電機(jī)的連續(xù)容許千伏安數(shù)。長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)額定負(fù)荷運(yùn)行對(duì)發(fā)電機(jī)絕緣壽命有重大影響。

在特殊情況下，例如電力系統(tǒng)發(fā)生事故情況下，為防止系統(tǒng)穩(wěn)定性破壞，允許發(fā)電機(jī)在短時(shí)間過(guò)負(fù)荷運(yùn)行。如對(duì)QFSN－300－2型300MW汽輪發(fā)電機(jī)而言，表2列出了它的允許過(guò)負(fù)荷電流值和時(shí)間。

表2 QFSN－300－2型汽輪發(fā)電機(jī)過(guò)負(fù)荷電流與時(shí)間限制

2.2.2 發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子溫度升高

(1)若轉(zhuǎn)子溫度異常升高，而定子線圈溫度和進(jìn)風(fēng)溫度正常，三相負(fù)荷不平衡度超出允許值或轉(zhuǎn)子溫度表失靈均會(huì)造成轉(zhuǎn)子溫度升高，若確認(rèn)是前者須立即降低負(fù)荷，同時(shí)盡快調(diào)整系統(tǒng)的三相負(fù)荷，使之平衡，過(guò)程中要注意速度，快速使轉(zhuǎn)子溫度脫離危險(xiǎn)值。檢查若是后者，則須及時(shí)更換轉(zhuǎn)子溫度表。

(2)若定子溫度異常升高，而轉(zhuǎn)子溫度和進(jìn)風(fēng)溫度正常，一般應(yīng)判斷是定子溫度表失靈。由于電阻式測(cè)溫元件的電阻值在運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)后，可能會(huì)逐步增大，大過(guò)儀表限值時(shí)就可能出現(xiàn)某一測(cè)點(diǎn)溫度突然上升的現(xiàn)象。

(3)若進(jìn)風(fēng)溫度和定子、轉(zhuǎn)子溫度都升高，則基本可以斷定為冷卻水系統(tǒng)發(fā)生故障，須立即檢查氫氣冷卻器是否斷水或水壓太低，并作相應(yīng)處理。

(4)若出風(fēng)溫度升高，而進(jìn)風(fēng)溫度正常，則應(yīng)斷定為通風(fēng)系統(tǒng)失靈，須申請(qǐng)停機(jī)進(jìn)行檢查。

2.2.3 發(fā)電機(jī)定子繞組壞損

若發(fā)生發(fā)電機(jī)定子線棒絕緣擊穿、接頭開(kāi)焊等問(wèn)題，便會(huì)引起接地或相間短路故障。

發(fā)電機(jī)發(fā)生相間短路時(shí)，300MW級(jí)汽輪發(fā)電機(jī)可出現(xiàn)4－5倍于額定電流的大電流，在次暫態(tài)過(guò)程中，此電流值可達(dá)9－10倍。它在發(fā)電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生很大的電磁轉(zhuǎn)矩，嚴(yán)重時(shí)甚至破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

在中性點(diǎn)不接地或經(jīng)高阻抗接地的系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)定子回路單相接地時(shí)，還不致引起很大的接地電流，應(yīng)根據(jù)不同的機(jī)組作不同的處理。對(duì)300MW以上大型汽輪發(fā)電機(jī)，則應(yīng)立即將發(fā)電機(jī)或發(fā)電機(jī)—變壓器組從系統(tǒng)中解列，并斷開(kāi)勵(lì)磁，再查明接地點(diǎn)及原因，及時(shí)消除。下面以山西陽(yáng)光發(fā)電廠大修期間定子線棒出現(xiàn)問(wèn)題為例介紹:

在山西陽(yáng)光發(fā)電廠對(duì)1#發(fā)電機(jī)解體大修過(guò)程中曾發(fā)現(xiàn)定子端部線棒磨損嚴(yán)重問(wèn)題

原因:長(zhǎng)期高速運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)定子鐵芯壓圈緊固螺栓會(huì)因鐵芯壓圈振動(dòng)磨損而松動(dòng)，這反映出發(fā)電機(jī)端部整體綁扎不夠緊固，特別是在發(fā)電機(jī)增容后，容量每上升10%，其端部線圈所受電動(dòng)力會(huì)上升約20%，所以需要對(duì)發(fā)電機(jī)端部綁扎緊固情況進(jìn)行改造。該發(fā)電機(jī)曾進(jìn)行過(guò)增容，在大修時(shí)發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)定子端部引出線與固定絕緣夾板間有明顯的磨損，并發(fā)現(xiàn)有灰色的絕緣泥。

措施:針對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，首先拆開(kāi)磨損的部位進(jìn)行檢查清理，然后在絕緣支架和過(guò)橋引出線之間加裝了適形的滌綸毛氈墊片絕緣材料，這樣可以減少絕緣支架和過(guò)橋引出線之間的摩擦，之后，重新緊固了松動(dòng)的緊固螺栓，更換了保險(xiǎn)墊片。大修中將發(fā)電機(jī)槽楔全部退出進(jìn)行清理，再加絕緣墊重新進(jìn)行了打緊處理。

2.2.4 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路

出現(xiàn)這種故障時(shí)，勵(lì)磁電流增加，汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)增大，匝間短路處局部溫度升高，導(dǎo)致主絕緣和繞組銅線損壞。

為了查明轉(zhuǎn)子繞組的匝間短路，可在轉(zhuǎn)子繞組上加220V的工頻電壓，測(cè)量繞組的交流阻抗。試驗(yàn)是在0～3000r/min的不同轉(zhuǎn)速下進(jìn)行。在轉(zhuǎn)速改變中，交流阻抗不出現(xiàn)突變，表明不存在由于離心力作用使繞組發(fā)生位移而引起的匝間短路。

運(yùn)行中，由于轉(zhuǎn)子繞組匝間短路而引起不允許的振動(dòng)或轉(zhuǎn)子電流急劇增加時(shí)，應(yīng)減少負(fù)荷，使振動(dòng)或電流減小到允許范圍，必要時(shí)應(yīng)解列。

2.2.5 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組接地

運(yùn)行中，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子若發(fā)生絕緣損壞、繞組變形的問(wèn)題，便會(huì)引發(fā)轉(zhuǎn)子接地故障，實(shí)際中還發(fā)現(xiàn)過(guò)轉(zhuǎn)子端部嚴(yán)重積灰而引發(fā)的轉(zhuǎn)子接地故障。

轉(zhuǎn)子繞組接地故障有一點(diǎn)接地和兩點(diǎn)接地兩種。發(fā)生一點(diǎn)接地故障時(shí)，線匝與地之間無(wú)法形成電氣回路，所以在故障點(diǎn)不會(huì)產(chǎn)生電流，勵(lì)磁回路仍能正常工作，發(fā)電機(jī)可以繼續(xù)運(yùn)行，但繼電保護(hù)信號(hào)裝置會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。若轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生一點(diǎn)接地故障后，又發(fā)生了在轉(zhuǎn)子繞組或勵(lì)磁系統(tǒng)中任一處的接地，則形成兩點(diǎn)接地故障。轉(zhuǎn)子繞組的兩點(diǎn)接地故障是部分轉(zhuǎn)子繞組被短接的狀態(tài)，必然使發(fā)電機(jī)磁路的對(duì)稱(chēng)性遭到破壞，會(huì)引起發(fā)電機(jī)劇烈的振動(dòng)，此時(shí)產(chǎn)生的勵(lì)磁電流會(huì)大大超過(guò)額定值，必須立即緊急停機(jī)，否則會(huì)將轉(zhuǎn)子繞組燒損。

運(yùn)行中針對(duì)上述故障，要求值班人員按規(guī)程周期通過(guò)絕緣監(jiān)視表測(cè)量一次勵(lì)磁回路絕緣電阻，發(fā)現(xiàn)絕緣電阻低于0.5MΩ時(shí)，必須及時(shí)采取措施。若已經(jīng)發(fā)生轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地故障，則應(yīng)立即設(shè)法消除故障，努力避免其發(fā)展成兩點(diǎn)接地故障。

2.2.6 發(fā)電機(jī)定冷水系統(tǒng)

山西陽(yáng)光發(fā)電廠四臺(tái)發(fā)電機(jī)組均為水氫氫冷卻方式的發(fā)電機(jī)，其定子采用清潔純凈的凝結(jié)水進(jìn)行冷卻，對(duì)供水系統(tǒng)的要求是:

(1)定子冷卻水應(yīng)有良好的介質(zhì)，為此，應(yīng)裝設(shè)離子交換器和過(guò)濾器。

(2)管道運(yùn)行暢通，具有高度可靠性。

(3)具有良好的密封性，特別在發(fā)電機(jī)內(nèi)不允許泄露，故保持一定的氫、水壓差。

例如對(duì)山西陽(yáng)光發(fā)電廠1#機(jī)組發(fā)電機(jī)曾發(fā)生的定冷水泄露問(wèn)題的處理過(guò)程:

在1#機(jī)定冷水壓試驗(yàn)中先后發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)漏點(diǎn)，分別在勵(lì)側(cè)的24號(hào)線棒和汽側(cè)的24號(hào)線棒的絕緣盒部位，通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)在0.4MPa的水壓下三個(gè)絕緣盒部位有明顯的漏水現(xiàn)象，水壓也在短時(shí)間內(nèi)明顯下降。在敲開(kāi)絕緣盒后打壓觀察，勵(lì)側(cè)的24號(hào)線棒和汽側(cè)的24號(hào)線棒的漏點(diǎn)都是沿24號(hào)上層線棒中間向端部滲水。

在更換了24號(hào)上層線棒后，定冷水系統(tǒng)再次打壓0.5MPa，檢查處理的漏點(diǎn)無(wú)滲漏，在保壓過(guò)程中，壓力隨時(shí)間逐漸下降，在排除了溫度對(duì)壓力的影響下，懷疑還有漏點(diǎn)，再次檢查發(fā)現(xiàn)與打壓設(shè)備連接的定冷水排污門(mén)門(mén)桿部位滲水，更換排污門(mén)后恢復(fù)定冷水0.5MPa壓力保壓，在一個(gè)小時(shí)保壓時(shí)間里溫度上升了1.5℃，壓力上升為0.504MPa，隨后對(duì)定冷水系統(tǒng)充入 0.5MPa氟利昂查漏，無(wú)漏點(diǎn)。接著對(duì)定冷水做流量試驗(yàn)，一切正常。

2.3 發(fā)電機(jī)運(yùn)行注意事項(xiàng)及日常維護(hù)工作

(1)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行中注意監(jiān)視有無(wú)震動(dòng)、有無(wú)雜音、有無(wú)異常氣味，檢查各部分溫度是否過(guò)高、有無(wú)漏油、漏水、漏氣現(xiàn)象。

(2)注意監(jiān)視勵(lì)磁裝置中勵(lì)磁機(jī)的換向器以及發(fā)電機(jī)滑環(huán)上有無(wú)過(guò)多的火花。

(3)注意發(fā)電機(jī)各相電壓要保持基本平衡，且數(shù)值要維持在規(guī)定范圍內(nèi)。發(fā)電機(jī)的頻率應(yīng)按規(guī)程保持在50HZ左右。

(4)經(jīng)常保持廠房和機(jī)組的清潔，定期加添軸承及各活動(dòng)部分的潤(rùn)滑油脂。

(5)檢查發(fā)電機(jī)內(nèi)部，不應(yīng)有積水、油或金屬碎屑。

(6)運(yùn)行時(shí)嚴(yán)禁將無(wú)關(guān)物件放在發(fā)電機(jī)進(jìn)風(fēng)口，以免影響散熱，引起溫升過(guò)高。

3 電纜的檢修方法

3.1 電纜概述

輸電線路和電纜是電力系統(tǒng)的重要組成部分，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和人們生活中，輸電線路和電纜需要進(jìn)行長(zhǎng)距離輸電，這使的它們的故障檢測(cè)極其困難和復(fù)雜。發(fā)電廠中的主要維護(hù)設(shè)備是電纜。

電纜結(jié)構(gòu)主要由線芯、絕緣層、保護(hù)層構(gòu)成。線芯有鋁芯、銅芯，用于導(dǎo)電。其中圓形導(dǎo)線有穩(wěn)定性好，表面電場(chǎng)均勻、制造工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，所以高壓電纜的線芯大多是為圓形。電纜絕緣層應(yīng)符合以下條件:耐壓強(qiáng)度高，介質(zhì)損耗低，耐電暈性能好，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐熱性能好，耐低溫，使用壽命長(zhǎng)，機(jī)械加工性能好，價(jià)格便宜。電纜保護(hù)層的好壞對(duì)電纜的絕緣性能和使用壽命影響很大，保護(hù)層通常有鉛護(hù)套、鋁護(hù)套、橡皮護(hù)套、塑料護(hù)套等。

3.2 電力電纜檢修工藝要求

(1)電力電纜運(yùn)行中不應(yīng)有過(guò)熱現(xiàn)象。正常運(yùn)行和系統(tǒng)短路時(shí)電纜的允許溫度、載流量應(yīng)符合《電力電纜運(yùn)行規(guī)程》的要求。

(2)電力電纜是否有絕緣或護(hù)套破損、是否有油或化學(xué)藥品服腐蝕、是否受水浸泡及是否受鹽霧污損。

(3)主要的電力電纜設(shè)備應(yīng)每年進(jìn)行一次紅外成像試驗(yàn)。

(4)電纜的附屬設(shè)施應(yīng)齊全、完整、無(wú)損壞。

(5)電力電纜的敷設(shè)符合要求。

3.3 電纜常見(jiàn)故障

3.3.1 主要原因

電纜故障最直接的原因是絕緣降低而被擊穿，有長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)行，將使電纜溫度升高，絕緣老化，以致?lián)舸┙^緣。

(1)電氣方面有電纜頭施工工藝達(dá)不到要求，電纜頭密封性差，潮氣侵入電纜內(nèi)部，電纜絕緣性能下降;輻射電纜時(shí)未能采取保護(hù)措施，保護(hù)層遭破壞，絕緣降低。

(2)腐蝕:保護(hù)層長(zhǎng)期受到化學(xué)腐蝕或電纜腐蝕，致使保護(hù)層失效，絕緣降低。

3.3.2 電纜故障的種類(lèi)與探測(cè)方法

電纜的故障率很低，但維修復(fù)雜耗時(shí)。電纜故障可分為開(kāi)路故障、低阻故障和高阻故障三種類(lèi)型。維護(hù)時(shí)對(duì)電纜故障的探測(cè)方法取決于故障的性質(zhì)，可選用零電位法，低壓脈沖測(cè)試法，直流高壓閃絡(luò)法進(jìn)行探測(cè)。

描述電纜故障和探測(cè)方法的相關(guān)資料很多且均類(lèi)似故不再詳述。

4 結(jié)束語(yǔ)

發(fā)電廠一次電氣設(shè)備會(huì)受到運(yùn)行環(huán)境、地域和氣候、操作和維護(hù)的影響而發(fā)生一定的缺陷和故障，同時(shí)，一次電氣設(shè)備是電廠中長(zhǎng)期工作的最關(guān)鍵設(shè)備，其故障造成的損失、后果和影響對(duì)發(fā)電廠和電力系統(tǒng)均是非常嚴(yán)重的。對(duì)一次電氣設(shè)備進(jìn)行科學(xué)的檢修與維護(hù)是保證其正常運(yùn)行的手段，而通過(guò)不斷的總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和相互交流，以便更加全面地了解設(shè)備在不同環(huán)境、地域中的狀態(tài)，總結(jié)出一套更全面、規(guī)范的設(shè)備檢修與維護(hù)方法指導(dǎo)生產(chǎn)是本文的希望和目的。