遼寧華電鐵嶺發(fā)電有限公司現(xiàn)有四臺國產(chǎn)300MW水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)組。在2007年我公司對4號發(fā)電機(jī)進(jìn)行了現(xiàn)場大修，由于該發(fā)電機(jī)定子鐵芯在2003年大修中通過鐵損試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)多點(diǎn)過熱情況，尤其汽勵兩端特別嚴(yán)重。因此對4號發(fā)電機(jī)定子汽、勵兩鐵芯進(jìn)行了更換。在本次大修中為檢驗(yàn)發(fā)電機(jī)定轉(zhuǎn)子現(xiàn)在的狀況，并結(jié)合《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》及《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》，我公司對該發(fā)電機(jī)進(jìn)行嚴(yán)格的檢查和測試，試驗(yàn)情況匯報(bào)如下。
一． 4號發(fā)電機(jī)主要技術(shù)數(shù)據(jù)
額定容量 353MVA 轉(zhuǎn)子電壓 365V
額定功率 300MW 轉(zhuǎn)子電流 2642A
額定電壓 20000V 冷卻方式 水氫氫
額定電流 10190A 轉(zhuǎn)速 3000r/m
功率因數(shù) 0.85 頻率 50Hz
表1
二．主要試驗(yàn)項(xiàng)目
1《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》要求項(xiàng)目
1）定子繞組的絕緣電阻、吸收比2）定子繞組的直流電阻3）定子繞組泄漏電流和直流耐壓試驗(yàn)4）定子繞組交流耐壓試驗(yàn)5）轉(zhuǎn)子繞組的絕緣電阻6）轉(zhuǎn)子繞組的直流電阻7）定子鐵芯試驗(yàn)8）轉(zhuǎn)子繞組的交流阻抗和功率損耗9）定子繞組端部手包絕緣施加直流電壓測量10）空載特性曲線及三相穩(wěn)定短路特性曲線
2.《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》
1）發(fā)電機(jī)定子繞組端部振型模態(tài)試驗(yàn)2）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子剩磁試驗(yàn)
三.試驗(yàn)情況
1.發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣電阻、吸收比
使用水內(nèi)冷絕緣電阻測試儀在內(nèi)冷水電導(dǎo)率1.0×102μS/m以下時(shí)進(jìn)行單相繞組試驗(yàn)測量。其試驗(yàn)值應(yīng)與上次試驗(yàn)值無明顯變化，吸收比根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值應(yīng)在1.3以上。
2.定子繞組泄漏電流和直流耐壓試驗(yàn)
為準(zhǔn)確檢查發(fā)電機(jī)端部繞組的絕緣情況，應(yīng)在停機(jī)后清除污穢前熱狀態(tài)下進(jìn)行，同時(shí)應(yīng)在充氫后氫純度為96%以上或排氫后含氫量在3%以下時(shí)進(jìn)行，嚴(yán)禁在置換過程中進(jìn)行試驗(yàn)試驗(yàn)。
試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：在大修前的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為2.5Un。在大修后試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為2.0Un。
判斷依據(jù)：電壓按每級0.5Un分階段升高，每階段停留1min分別讀取泄漏電流。在規(guī)定試驗(yàn)電壓下，各相泄漏電流的差別不應(yīng)大于最小值的100%；最大泄漏電流在20μＡ以下者，相間差值與歷次試驗(yàn)結(jié)果比較，不應(yīng)有顯著的變化。泄漏電流不隨時(shí)間的延長而增大。
試驗(yàn)接線：水內(nèi)冷方式定子繞組直流耐壓試驗(yàn)一般均在通水狀態(tài)下進(jìn)行，試驗(yàn)采用低壓屏蔽法，基本接線如圖1所示，此項(xiàng)試驗(yàn)對發(fā)電機(jī)定子繞組能有效地發(fā)現(xiàn)其端部缺陷，特別是對一些尚未完全貫通的集中性缺陷的發(fā)現(xiàn)有著明顯的效果。
圖1低壓屏蔽法基本接線
試驗(yàn)結(jié)果如下：
直流耐壓及泄漏電流
試驗(yàn)日期 2007.8.6 試驗(yàn)性質(zhì) 大修前 溫度 31℃ 濕度 55%
泄漏試驗(yàn)
電流電壓
相別 uA 0.5UH
（KV） 1.0UH（KV） 1.5UH
（KV） 2.0UH（KV） 2.5UH
（KV）
A mA 10 20 25 30 40
uA 25 35 50 85 100
B mA 5 20 30 40 45
uA 20 40 60 85 100
C mA 5 15 25 30 40
uA 20 35 50 85 100
結(jié)論 合格
表2
根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，該臺發(fā)電機(jī)定子繞組端部無絕緣問題。
3.定子繞組交流耐壓試驗(yàn)
在直流耐壓合格后，為檢查定子繞組直線段的絕緣情況，我們進(jìn)行了交流耐壓。
試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：為1.5Un
判斷依據(jù)：在耐壓過程中無異常聲響、氣味、冒煙以及儀表擺動等現(xiàn)象，可認(rèn)為絕緣耐受住了試驗(yàn)電壓的考驗(yàn)。
由于發(fā)電機(jī)的容量比較大，需要的耐壓試驗(yàn)儀器容量很大，在現(xiàn)場造成很大的不便。為解決該問題我們采用了串聯(lián)調(diào)感諧振法，即在試驗(yàn)回路中串進(jìn)一可調(diào)電感，通過調(diào)整電感與繞組電容產(chǎn)生電壓諧振。這樣可以減小試驗(yàn)設(shè)備容量，方便了現(xiàn)場試驗(yàn)。
試驗(yàn)接線如圖2所示
圖2交流耐壓試驗(yàn)接線
試驗(yàn)結(jié)果如下：
交流耐壓
試驗(yàn)日期 2007.8.6 試驗(yàn)性質(zhì) 大修前 溫度 31℃ 濕度 55%
相別
成績
項(xiàng)目 A B C
試驗(yàn)電壓（KV） 30 30 30
電容電流（A） 1.8 0.75 1.8
結(jié)論 合格
表3
通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，該發(fā)電機(jī)通過了交流耐壓試驗(yàn)。通過經(jīng)驗(yàn)分析定子絕緣一般能維持一個(gè)大修周期的安全運(yùn)行。
4. 定子繞組的直流電阻
試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及判斷依據(jù)：汽輪發(fā)電機(jī)各相或各分支的直流電阻值，在校正了由于引線長度不同而引起的誤差后相互間差別以及與初次(出廠或交接時(shí))測量值比較，相差不得大于最小值的1.5%。汽輪發(fā)電機(jī)相間(或分支間)差別及其歷年的相對變化大于1%?時(shí)應(yīng)引起注意。
試驗(yàn)結(jié)果如下：
2007年8月23日溫度：28℃濕度：45%
相別 實(shí)測值 折算值(Ω)20℃ 上次折算值20℃ 互差%
A 0.002045 0.001983 0.001992 0.45
B 0.002032 0.001970 0.001981 0.55
C 0.002038 0.001976 0.001986 0.50
互差 0.64%
表4
通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，發(fā)電機(jī)定子繞組直流電阻試驗(yàn)結(jié)果合格
5.轉(zhuǎn)子繞組的直流電阻
試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：與初次(交接或大修)所測結(jié)果比較，其差別一般不超過2%
試驗(yàn)結(jié)果如下：
2007年9月6日溫度：25.5℃濕度：50.4%
實(shí)測值(Ω) 折算值(Ω)20℃ 上次折算值20℃ 互差% 結(jié)論
0.1025 0.1003 0.1006 0.31 合格
表5
5. 轉(zhuǎn)子繞組的絕緣電阻
試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：水內(nèi)冷轉(zhuǎn)子繞組絕緣電阻值在室溫時(shí)一般不應(yīng)小于5kΩ
試驗(yàn)結(jié)果如下：
轉(zhuǎn)子線圈絕緣電阻測定
絕緣電阻 75℃絕緣電阻 結(jié)論
100MΩ 13MΩ 合格
表6
7.定子鐵芯試驗(yàn)
由于我公司在上次大修中更換了部分鐵芯，而該機(jī)組在運(yùn)行中的振動比較大。所以我們與遼寧電科院高壓所密切配合，進(jìn)行發(fā)電機(jī)定子鐵芯1.4T下的鐵損試驗(yàn)。
試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：磁密在1.4T下齒的最高溫升不大于25K，齒的最大溫差不大于15K，單位損耗不大于1.3倍參考值。
試驗(yàn)接線：根據(jù)發(fā)電機(jī)鐵損試驗(yàn)磁密的計(jì)算結(jié)果，我們用絕緣等級為6千伏、線徑為90mm2的多段連接試驗(yàn)電纜為鐵損試驗(yàn)的勵磁線圈，穿過發(fā)電機(jī)膛內(nèi)的匝數(shù)為9匝。為保持磁通在發(fā)電機(jī)膛內(nèi)的均勻分布，我們在保證磁通方向的前提下，將勵磁線圈分別纏在發(fā)電機(jī)膛內(nèi)的兩側(cè)。對測量線圈我們采用絕緣等級為1000伏高壓絕緣線在發(fā)電機(jī)膛內(nèi)纏3匝后，接專用試驗(yàn)測量電壓互感器。
圖3定子鐵芯試驗(yàn)接線圖
在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)汽側(cè)46、47槽間齒，軸向位置3號鐵心段處溫度高達(dá)125.6℃；勵側(cè)23、24槽間齒，軸向位置第一段風(fēng)區(qū)隔板螺絲溫度為46.1℃，均超過溫度限值。及時(shí)通知相關(guān)檢修班組處理，處理后進(jìn)行第二次鐵芯的鐵損試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果最高齒溫升為14.1K，冷熱齒溫差為9.7K，均在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的允許范圍內(nèi)。
鐵損試驗(yàn)熱成像圖如下：
圖4定子鐵心試驗(yàn)圖片
8.轉(zhuǎn)子繞組的交流阻抗和功率損耗
試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：阻抗和功率損耗值自行規(guī)定。在相同試驗(yàn)條件下與歷年數(shù)值比較，不應(yīng)有顯著變化。
試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：
2003年4號發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子交流阻抗（膛外）
電壓 電流 功率 阻抗
220V 35A 5200W 6.3歐
表7
2007年4號發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子交流阻抗（膛外）
電壓 電流 功率 阻抗
220V 37.5A 5400W 5.87歐
表8
經(jīng)比較交流阻抗值有所下降，判斷轉(zhuǎn)子繞組有匝間短路現(xiàn)象。為此又測量轉(zhuǎn)子電壓分布，數(shù)據(jù)如下：
內(nèi)環(huán)極電壓：114V外環(huán)極電壓：103V
兩極壓差達(dá)到11V，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值一般壓差超過3V，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生繞組匝間短路的概率很大。后又采用定位法即單開口變壓器法對轉(zhuǎn)子進(jìn)行匝間短路試驗(yàn)，確定#8線圈存在匝間短路故障，經(jīng)扒勵側(cè)護(hù)環(huán)對轉(zhuǎn)子#8線圈進(jìn)行了檢查處理后，經(jīng)測試匝間短路故障消除。
通過此次試驗(yàn)，解決了4號發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝間短路故障，消除了發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中因匝間短路引起的振動增大和影響出力問題。為4號發(fā)電機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了保證。
圖5、圖6為4號發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子扒護(hù)環(huán)后照片
圖5
圖6
同時(shí)通過此次試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，我們認(rèn)為單一采用轉(zhuǎn)子交流阻抗試驗(yàn)對發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子匝間短路不夠準(zhǔn)確，還應(yīng)該采用轉(zhuǎn)子極間壓降法和單、雙開口變壓器測試法進(jìn)行試驗(yàn)。其靈敏性和準(zhǔn)確度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于單一交流阻抗測試法。
9.定子繞組端部手包絕緣施加直流電壓測量
試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：1.手包絕緣引線接頭，汽機(jī)側(cè)隔相接頭泄漏電流不大于20μA；100MΩ電阻上的電壓降值不大于2000V。2.端部接頭(包括引水管錐體絕緣)和過渡引線并聯(lián)塊泄漏電流不大于30μA；100MΩ電阻上的電壓降值不大于3000V。
我廠4號發(fā)電機(jī)定子繞組電位外移試驗(yàn)結(jié)果顯示，在直流電壓為20KV下最大的數(shù)值為：B相出線套管泄漏電流為10.8μA，電壓值為1000V，均在試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍之內(nèi)。
10.空載特性曲線及三相穩(wěn)定短路特性曲線
試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：與制造廠（或以前測得的）數(shù)據(jù)比較，應(yīng)在測量誤差的范圍以內(nèi)。
試驗(yàn)結(jié)果：經(jīng)與上次大修后試驗(yàn)的4號發(fā)電機(jī)空載特性曲線及三相穩(wěn)定短路特性曲線相比均無明顯變化，試驗(yàn)合格。
11.發(fā)電機(jī)定子繞組端部振型模態(tài)試驗(yàn)
為落實(shí)《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》及針對我廠機(jī)組震動比較大的情況，我公司請遼寧電科院高壓所對發(fā)電機(jī)定子繞組端部進(jìn)行了端部振型模態(tài)試驗(yàn)。
試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：發(fā)電機(jī)冷態(tài)下定子繞組端部如存在橢圓型振型且自振頻率在94～115Hz范圍內(nèi)為不合格。
試驗(yàn)結(jié)果：我公司4號發(fā)電機(jī)通過試驗(yàn)已對部分出現(xiàn)松動和磨損的引線進(jìn)行加固處理，并接受遼寧電科院高壓所建議在以后檢修期間繼續(xù)進(jìn)行端部振動特性試驗(yàn)。通過此項(xiàng)試驗(yàn)，消除了主設(shè)備的隱患，為機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力的保證。
12.根據(jù)《防止電力生產(chǎn)重大事故的而十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》規(guī)定在檢修中發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子磁化，應(yīng)進(jìn)行退磁處理。我公司4號發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子在大修中經(jīng)測試轉(zhuǎn)子剩磁超標(biāo)，數(shù)據(jù)如圖所示：（單位：高斯軸向/徑向）
汽側(cè)勵側(cè)
41/3538/30
36/4243/3743/3536/35
42/3630/36
圖7
根據(jù)我公司的實(shí)際情況和現(xiàn)有試驗(yàn)設(shè)備，采用直流退磁法。在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上纏繞退磁線圈，退磁電源用直流電焊機(jī)（工作電流150A），
電氣接線圖如下：
mV
FL
圖8退磁接線圖
退磁安匝估算：
lw===25477安匝
如最大退磁電流為100A，則總退磁匝數(shù)需要250匝（抽出轉(zhuǎn)子后，再根據(jù)實(shí)測數(shù)值對汽側(cè)及勵側(cè)軸頭所繞匝數(shù)進(jìn)行校核）。用25平方絕緣電纜沿軸相關(guān)部位密集均勻地纏繞，如圖所示。
圖9退磁線圈繞制圖
經(jīng)退磁處理后，轉(zhuǎn)子各部位剩磁降到2高斯以下，在合格范圍以內(nèi)。通過試驗(yàn)證明國產(chǎn)300MW機(jī)組進(jìn)行直流退磁，一般部件可以剩磁到2高斯以下，為今后其他機(jī)組的退磁提供了依據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。
以上是我公司4號發(fā)電機(jī)大修絕緣試驗(yàn)情況，結(jié)合歷年的試驗(yàn)情況對300MW水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)的大修試驗(yàn)有如下幾點(diǎn)建議：
1.對于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝間短路故障的查找方法，除采用轉(zhuǎn)子交流阻抗法外，建議開展轉(zhuǎn)子極間電位和單、雙開口變壓器法。
2.我公司4臺300MW發(fā)電機(jī)在歷年檢修當(dāng)中均出現(xiàn)過轉(zhuǎn)子剩磁超標(biāo)現(xiàn)象，因此建議同類型機(jī)組在今后檢修中應(yīng)開展發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子剩磁的測試及退磁處理工作。
3.重視發(fā)電機(jī)定子繞組端部手包絕緣施加直流電壓測量試驗(yàn)，為發(fā)電機(jī)查漏工作提供依據(jù)。
4.通過對我廠四臺發(fā)電機(jī)鐵芯進(jìn)行的鐵損試驗(yàn)表明，由電科院高壓所進(jìn)行的1.4特斯拉下鐵損試驗(yàn)可以準(zhǔn)確快速的發(fā)現(xiàn)鐵芯過熱故障，對保證發(fā)電機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供可靠保證。因此建議同類型機(jī)組在今后檢修中應(yīng)開展此項(xiàng)試驗(yàn)
5.發(fā)電機(jī)端部振型模態(tài)試驗(yàn)可有效發(fā)現(xiàn)定子繞組端部問題。對震動較大發(fā)電機(jī)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行端部振型模態(tài)試驗(yàn)，必要時(shí)可縮短周期進(jìn)行跟蹤檢查，以確保發(fā)電機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
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