劉玉新

摘 要 在當(dāng)今用電需求不斷擴(kuò)大的社會(huì)環(huán)境中，汽輪發(fā)電機(jī)的使用越來越普及，但是在汽輪發(fā)電機(jī)的工作中常常會(huì)出現(xiàn)各種故障，不僅影響正常生產(chǎn)，同時(shí)還會(huì)造成一定程度的財(cái)產(chǎn)、資產(chǎn)等損失，因此本文主要列舉汽輪發(fā)電機(jī)幾種常見的故障現(xiàn)象，并分析故障產(chǎn)生的原因，從而制定相應(yīng)的解決措施。

關(guān)鍵詞 汽輪發(fā)電機(jī);絕緣故障;原因;解決措施

汽輪發(fā)電機(jī)絕緣故障的有效處理不僅可以提高汽輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)行質(zhì)量和運(yùn)行效率，同時(shí)還能保障其運(yùn)行安全，最重要的是還能在一定程度上滿足人們的用電需求。

1導(dǎo)致汽輪發(fā)電機(jī)產(chǎn)生絕緣故障的原因

1.1 汽輪發(fā)電機(jī)定子端部出現(xiàn)繞組短路故障

汽輪發(fā)電機(jī)定子端部出現(xiàn)的繞組短路故障是所有故障中出現(xiàn)頻率較高的故障。而導(dǎo)致這一問題出現(xiàn)的原因主要是發(fā)電機(jī)定子端的上方擁有一個(gè)規(guī)格較薄的絕緣體，當(dāng)絕緣體受到油污的腐蝕后，絕緣體的絕緣能力會(huì)退化，從而便會(huì)導(dǎo)致水接頭與引出線之間絕緣體的短路故障。細(xì)致講就是由于引出線絕緣體的形式是手包式的，而在對(duì)水電接口地方進(jìn)行處理的時(shí)候也是在下線后進(jìn)行的，并未在上線時(shí)進(jìn)行，再加上處理的工藝存在著一定的漏洞或缺陷等，從而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)定子端上方的絕緣體絕緣性能較差。而導(dǎo)致水電接頭絕緣短路故障的原因很大程度應(yīng)歸結(jié)于滌玻繩，滌玻繩由于常年被使用沒有及時(shí)的清洗與更換導(dǎo)致滌玻繩上面遍布油污、水分等各種雜質(zhì)，促使水電接頭絕緣出現(xiàn)短路故障。另外當(dāng)絕緣體上面的油污較多時(shí)，氫氣的溫度會(huì)高于常規(guī)設(shè)定值，絕緣體的絕緣能力會(huì)隨著氫氣溫度的升高而不斷降低。除此之外，漸開線區(qū)域的環(huán)境也會(huì)對(duì)絕緣體的絕緣性能產(chǎn)生較大影響，漸開線所處的環(huán)境必須保證其干凈、衛(wèi)生，如果衛(wèi)生指數(shù)不達(dá)標(biāo)時(shí)，漸開線在工作狀態(tài)下便會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)現(xiàn)象，從而對(duì)絕緣體產(chǎn)生一定的干擾性，加劇絕緣體短路現(xiàn)象的發(fā)生進(jìn)程[1]。

1.2 汽輪發(fā)電機(jī)定子線圈存在漏水和斷水的故障

在汽輪機(jī)的應(yīng)用過程中，定子線圈的漏水以及斷水故障都幾乎成為常規(guī)現(xiàn)象。而導(dǎo)致這一問題出現(xiàn)的原因主要有3點(diǎn)。①在對(duì)定子線圈進(jìn)行焊接的過程中，工作人員沒有將定子導(dǎo)線處理好，促使經(jīng)常在定子導(dǎo)線的接頭處發(fā)生漏水、斷水的現(xiàn)象;②定子線圈的材質(zhì)選擇的是空心銅線，而空心銅線的品質(zhì)、性能等相對(duì)較差，加之定子端部的繞組處理不夠牢固，便會(huì)導(dǎo)致定子線圈的導(dǎo)線不夠牢固，進(jìn)而會(huì)引發(fā)定子線圈的漏水、斷水故障;③在設(shè)計(jì)的過程中如果將絕緣水管的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)超出正常標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度，那么在發(fā)電機(jī)的工作狀態(tài)中絕緣水管便會(huì)和發(fā)電機(jī)產(chǎn)生摩擦，進(jìn)而絕緣水管便會(huì)遭受破損，當(dāng)破損程度越大，電子線圈的漏水、斷水故障也會(huì)越來越嚴(yán)重。

1.3 汽輪發(fā)電機(jī)出現(xiàn)轉(zhuǎn)子故障

除以上問題外，轉(zhuǎn)子故障問題也同樣是汽輪發(fā)電機(jī)的高發(fā)問題。轉(zhuǎn)子故障主要指的是轉(zhuǎn)子絕緣故障，而轉(zhuǎn)子絕緣故障具體又包含多種故障現(xiàn)象，其中出現(xiàn)頻率最高的是轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障。而造成轉(zhuǎn)子繞組出現(xiàn)匝間短路故障的原因主要是結(jié)緣處理遭受到了一定程度的破壞，進(jìn)而致使多匝繞組產(chǎn)生了短路的故障。另外轉(zhuǎn)子滑環(huán)損壞也是轉(zhuǎn)子絕緣故障中的一種常見現(xiàn)象，而造成轉(zhuǎn)子滑環(huán)損壞的原因主要有4種，①發(fā)電機(jī)在工作狀態(tài)中會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，而振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致電刷損壞，進(jìn)而致使轉(zhuǎn)子滑環(huán)損壞。這種現(xiàn)象是導(dǎo)致轉(zhuǎn)子滑環(huán)損壞的常見因素;②當(dāng)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行時(shí)間過長(zhǎng)時(shí)，通常會(huì)產(chǎn)生大量的碳粉堆積，堆積的碳粉如果沒有及時(shí)的被清理掉便會(huì)影響發(fā)電機(jī)的通風(fēng)狀況，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子滑環(huán)出現(xiàn)損壞的現(xiàn)象;③轉(zhuǎn)子軸瓦有漏油現(xiàn)象。當(dāng)轉(zhuǎn)子軸瓦漏出的油與碳粉融合在一起且融合量較大時(shí)，轉(zhuǎn)子軸瓦便會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的發(fā)熱現(xiàn)象進(jìn)而導(dǎo)致起火 ，促使轉(zhuǎn)子滑環(huán)遭到損壞;④工作人員沒有定期的檢查與更換電刷，從而導(dǎo)致電刷損壞嚴(yán)重進(jìn)而致使轉(zhuǎn)子滑環(huán)損壞。除此之外，轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)損壞也是轉(zhuǎn)子絕緣故障中的主要現(xiàn)象之一，而導(dǎo)致護(hù)環(huán)損壞的主要原因是護(hù)環(huán)的材質(zhì)問題，其材質(zhì)對(duì)應(yīng)力腐蝕較為敏感，在護(hù)環(huán)的制造加工過程中護(hù)環(huán)上有應(yīng)力的集中部位，進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力腐蝕，從而導(dǎo)致應(yīng)力護(hù)環(huán)出現(xiàn)損壞的現(xiàn)象[2]。

2汽輪發(fā)電機(jī)絕緣故障的處理探究

2.1 針對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)實(shí)行絕緣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)

汽輪發(fā)電機(jī)故障的出現(xiàn)具有一定的突發(fā)性與隨機(jī)性，在故障發(fā)生之前通常是沒有任何預(yù)兆的，而這樣突發(fā)性的故障會(huì)嚴(yán)重影響機(jī)械的正常工作與生產(chǎn)，因此為了降低由于汽輪機(jī)絕緣故障而造成的生產(chǎn)、財(cái)產(chǎn)等損失，應(yīng)在汽輪發(fā)電機(jī)的絕緣位置安裝相應(yīng)的監(jiān)測(cè)設(shè)施，實(shí)施在線監(jiān)測(cè)，從而加強(qiáng)監(jiān)控的力度盡可能減少汽輪發(fā)電機(jī)絕緣故障的發(fā)生頻率，也降低生產(chǎn)損失。常用的監(jiān)測(cè)方法主要有2種，分別是絕緣過熱監(jiān)測(cè)裝置以及中性點(diǎn)射頻在線診斷裝置。譬如當(dāng)汽輪發(fā)電機(jī)的工作時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，汽輪發(fā)電機(jī)的絕緣裝置會(huì)產(chǎn)生過熱現(xiàn)象，為預(yù)防意外的發(fā)生，需要采取相應(yīng)的監(jiān)測(cè)措施，而發(fā)電機(jī)絕緣過熱監(jiān)控裝置的工作原理是汽輪發(fā)電機(jī)與管路之間的連接已經(jīng)形成一個(gè)密封的循環(huán)系統(tǒng)，在汽輪發(fā)電機(jī)的絕緣裝置在工作的過程中，冷卻氣體會(huì)流經(jīng)絕緣裝置的內(nèi)部，而絕緣裝置離子室內(nèi)部的放射性物質(zhì)會(huì)發(fā)出a射線，進(jìn)而將冷卻氣體電離而形成離子，發(fā)電機(jī)絕緣過熱監(jiān)控裝置會(huì)根據(jù)對(duì)電離產(chǎn)生離子進(jìn)而形成的微弱電離電流進(jìn)行狀態(tài)檢查，從而判斷發(fā)電機(jī)內(nèi)部的絕緣裝置是否有存在過熱的現(xiàn)象。中性點(diǎn)射頻在線診斷裝置的主要功能是對(duì)定子線棒導(dǎo)線斷股時(shí)由間歇性電弧產(chǎn)生的射頻信號(hào)的測(cè)量，但該裝置在使用過程中存在著一個(gè)較大的弊端，即中性點(diǎn)射頻在線診斷裝置可以診斷出電磁對(duì)射頻信號(hào)的干擾性，但是很難準(zhǔn)確判斷出電磁干擾是由發(fā)電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生的還是由發(fā)電機(jī)外部產(chǎn)生的，進(jìn)而給后期制定改善及預(yù)防措施增添了難度[3]。

2.2 針對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)定子線圈實(shí)行射頻監(jiān)測(cè)技術(shù)

當(dāng)汽輪發(fā)電機(jī)在運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)的定子繞組會(huì)發(fā)生導(dǎo)線斷股的現(xiàn)象，定子繞組導(dǎo)線斷股會(huì)導(dǎo)致定子絕緣裝置的表面以及內(nèi)部都會(huì)發(fā)生局域性的放電現(xiàn)象，當(dāng)情況嚴(yán)重時(shí)定子絕緣裝置會(huì)輻射出具有很強(qiáng)電磁能的電弧，從而導(dǎo)致定子絕緣裝置故障。此時(shí)可以利用射頻監(jiān)測(cè)技術(shù)在線監(jiān)測(cè)定子絕緣裝置的局域放電狀況以及絕緣裝置的工作狀態(tài)，從而有效降定子低絕緣裝置發(fā)生故障的可能性。射頻監(jiān)測(cè)技術(shù)的工作原理主要是利用高頻電流互感器獲取定子繞組中心線發(fā)出的高頻放電信號(hào)，從而診斷汽輪發(fā)電機(jī)內(nèi)部的定子絕緣裝置是否存在放電、漏電現(xiàn)象。另外射頻監(jiān)測(cè)技術(shù)還可以根據(jù)放電的具體情況進(jìn)而判斷出定子絕緣裝置的具體放電位置，從而可以根據(jù)定向定位進(jìn)而準(zhǔn)確高效的制定出相應(yīng)的解決措施。除此之外，在進(jìn)行定子短路故障檢修的過程中，所使用的手包絕緣材料應(yīng)選擇防油性能以及介電強(qiáng)度都相對(duì)較好的產(chǎn)品，保證定子絕緣裝置具有連續(xù)性的絕緣性能，并按照相關(guān)要求對(duì)手包材料進(jìn)行刷漆、烘焙以及固化等。針對(duì)絕緣盒，為防止有水分以及油污等進(jìn)入到絕緣盒內(nèi)，應(yīng)選擇密封性能較好的絕緣盒。針對(duì)定子繞組需要增加其穩(wěn)固性，因此在定子繞組的鼻端增加了切向支撐板，而將端部壓板分別增加在定子繞組的端部以及引線部位。

2.3 針對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)子電流以及軸振動(dòng)的監(jiān)測(cè)

當(dāng)轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生短路故障時(shí)，故障附近會(huì)增加熱損耗從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子繞組的局部溫度升高，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生接地故障。當(dāng)轉(zhuǎn)子繞組的發(fā)熱膨脹范圍較小時(shí)轉(zhuǎn)子會(huì)變彎，另外勵(lì)磁電流也會(huì)增加，雙項(xiàng)的變異會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)的幅度不斷被加大，當(dāng)轉(zhuǎn)子繞組的發(fā)熱膨脹范圍較大且振動(dòng)較大時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組的機(jī)組便會(huì)直接遭受損壞。因此，首先，應(yīng)定期檢查與更換碳刷，同時(shí)還需保證碳刷的使用規(guī)格、使用型號(hào)等都盡可能的一致;其次，定時(shí)清理滑環(huán)表面的油污以及周圍的碳粉，保證其整潔性;再次，通過定期檢查與維護(hù)等方法保證密封瓦裝置、勵(lì)磁機(jī)對(duì)地以及滑環(huán)側(cè)軸承等絕緣性能良好;最后，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)子電流以及軸振動(dòng)的工作狀態(tài)，盡早發(fā)現(xiàn)問題，盡早解決[4]。

3結(jié)束語

汽輪發(fā)電機(jī)在運(yùn)行狀態(tài)中常會(huì)出現(xiàn)各種狀況進(jìn)而影響正常生產(chǎn)。因此，需要運(yùn)用各種監(jiān)聽、監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)發(fā)電機(jī)裝置進(jìn)行故障監(jiān)測(cè)，從而有效降低因故障而造成的損失，但還需進(jìn)行大量的技術(shù)與科技研究，從而有效的改善汽輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，提升其運(yùn)行質(zhì)量以及運(yùn)行效率等。

參考文獻(xiàn)

[1] 師富見.汽輪發(fā)電機(jī)絕緣故障的處理探究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（14）：141.

[2] 張洋.有關(guān)汽輪發(fā)電機(jī)絕緣故障的處理探究[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2015（13）：57.

[3] 鄭守文.300MW汽輪發(fā)電機(jī)定子絕緣故障原因分析及現(xiàn)場(chǎng)處理措施[J].機(jī)電信息，2019（29）：14-15，17.

[4] 裴旭兵，裴旭東.135MW汽輪發(fā)電機(jī)定子線圈絕緣故障處理[J].電工技術(shù)，2019（7）：86-87，89.