大型汽輪發(fā)電機(jī)匝間短路保護(hù)必要性的探討作者：匿名2008/1/16 12333633611

通道：關(guān)鍵字：作為現(xiàn)場(chǎng)工作人員，不能詳細(xì)分析大型發(fā)電機(jī)是否裝有匝間短路保護(hù)，只能反映現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的幾起發(fā)電機(jī)定子故障進(jìn)行分析討論。產(chǎn)(哈爾濱)200MW機(jī)組定子繞組槽數(shù)為54個(gè)，其中同相槽21個(gè)，占38.9%，因此發(fā)電機(jī)定子繞組存在匝間短路的可能性。根據(jù)斗河發(fā)電廠發(fā)生的幾起發(fā)電機(jī)定子短路故障，分析了安裝匝間保護(hù)的必要性。1發(fā)電機(jī)故障之一，斗河電廠7號(hào)發(fā)電機(jī)為哈爾濱電機(jī)廠產(chǎn)品，qfsn-200-2型，額定容量235MVA，額定定子電壓15.75kV，額定定子電流8 625A，冷卻方式為水-氫-氫，1986年11月22日正式投入運(yùn)行。1.1故障情況1987年1月8日5時(shí)08分，7號(hào)發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)裝置和發(fā)電機(jī)-干式變壓器組差動(dòng)保護(hù)裝置動(dòng)作，主開關(guān)跳閘，發(fā)電機(jī)斷開。停機(jī)后發(fā)現(xiàn)：A . 40號(hào)槽棒勵(lì)磁側(cè)A相分支出線完全燒壞(24股實(shí)心，6股空心)，與之短路的B相分支出線(19號(hào)槽上棒)燒壞20股；b .勵(lì)磁側(cè)第3、7槽上端棒水接頭燒壞，第2、4、5、6、8槽勵(lì)磁側(cè)上端棒水接頭燒成孔。以上7個(gè)槽都屬于C相(見圖1)；

圖1 1987年1月8日7號(hào)機(jī)組故障示意圖

C.勵(lì)磁側(cè)槽11、12、13、14和15上端鋼筋的水接頭絕緣破裂，所有鋼筋處于a相.1.2故障分析從定子繞組損壞分析，事故是機(jī)器端部相間短路和匝間短路同時(shí)出現(xiàn)，動(dòng)作于跳閘是差動(dòng)保護(hù)。由于延時(shí)0.5s，無法判斷匝間保護(hù)是否啟動(dòng)。從這次事故來看，發(fā)電機(jī)定子繞組一旦發(fā)生故障，很可能會(huì)發(fā)生幾種類型的故障，任何延遲動(dòng)作都會(huì)嚴(yán)重?cái)U(kuò)大損壞程度。但如果其他保護(hù)先動(dòng)作，則無法判斷是否動(dòng)作，不利于分析故障，避免發(fā)電機(jī)損壞。因此，應(yīng)針對(duì)各種類型的故障安裝各種類型的主保護(hù)。2.發(fā)電機(jī)故障2 1990年12月6日2時(shí)29分，7號(hào)機(jī)組再次發(fā)生定子繞組短路事故(見圖2)。

圖2 1990年12月6日7號(hào)機(jī)組定子繞組短路

2.1事故發(fā)生后，檢查試驗(yàn)情況。a .所有空氣導(dǎo)管中都有積油，定子端部表面有油跡。b .勵(lì)磁側(cè)22號(hào)絕緣箱引水管錐形絕緣根部與聚酯玻璃繩之間有30mm長(zhǎng)的放電痕跡，25號(hào)絕緣箱與引水管錐形絕緣之間有2mm的間隙，有可見的銅線和爬電痕跡，38、39號(hào)絕緣箱與引水管錐形絕緣之間有明顯的放電痕跡。c .端線V6、W2固定夾板三顆螺絲松動(dòng)，絕緣已磨損。周圍有油灰狀粉末，有6個(gè)鉛絕緣磨損。d、引水管錐形絕緣處電位遷移試驗(yàn)：7 875V外直流勵(lì)磁側(cè)12個(gè)接頭遷移，汽輪機(jī)側(cè)(簡(jiǎn)稱汽側(cè))6個(gè)接頭遷移，較高電壓6 600V，較低電壓3 300V。e .檢查蒸汽側(cè)2號(hào)和53號(hào)絕緣箱之間的聚酯/玻璃繩后，發(fā)現(xiàn)繩內(nèi)被燒穿，已越過1號(hào)和54號(hào)接頭，形成穿過繩的導(dǎo)電通路。f .端部固有振動(dòng)頻率測(cè)量如下：線圈位置用時(shí)鐘表示，勵(lì)磁側(cè)1點(diǎn)外引線固有頻率為106.25Hz，7點(diǎn)外引線固有頻率為112.5Hz；蒸汽側(cè)5號(hào)引水管接頭的固有頻率為111.24Hz，其他測(cè)點(diǎn)的固有頻率遠(yuǎn)離倍頻。g .接頭錐管絕緣耐壓試驗(yàn)結(jié)果如下：勵(lì)磁側(cè)30號(hào)和32號(hào)接頭電位移出嚴(yán)重，交流耐壓試驗(yàn)時(shí)分別在4 800V和4 000V擊穿。打開接頭保溫后，發(fā)現(xiàn)只有兩層引水管的手包錐保溫深入保溫盒。h .聚酯玻璃繩的捆綁壓力測(cè)試至少為12kV，意味著270s內(nèi)煙擊穿。2.2事故原因上述試驗(yàn)表明，發(fā)電機(jī)定子短路事故主要由以下三個(gè)方面造成：a .制造工藝不良。在導(dǎo)流管絕緣檢查時(shí)，82根管子中有75根沒有深入絕緣箱，它們之間沒有搭接長(zhǎng)度。手提袋錐體的絕緣分層或松動(dòng)，絕緣盒填充不當(dāng)，導(dǎo)致它們之間的連接處出現(xiàn)嚴(yán)重的電位偏移。b .用絕緣盒捆綁的聚酯玻璃繩絕緣強(qiáng)度低，導(dǎo)致燒穿和閃絡(luò)；發(fā)電機(jī)密封瓦運(yùn)行中產(chǎn)生的油霧進(jìn)入發(fā)電機(jī)，增加了向外移動(dòng)的可能性。從這起事故中可以看出，發(fā)電機(jī)制造工藝和安裝設(shè)計(jì)的原因可能導(dǎo)致發(fā)電機(jī)棒端絕緣強(qiáng)度降低和振動(dòng)引起絕緣介質(zhì)磨損。這會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)定子繞組的各種故障。雖然接地故障和相間故障的概率很大，但匝間短路也是很有可能的。 #p#分頁標(biāo)題#e#

1991年6月14日2點(diǎn)，第三次發(fā)電機(jī)故障對(duì)圖3中6號(hào)發(fā)電機(jī)定子接地信號(hào)發(fā)出報(bào)警，定子接地保護(hù)只發(fā)出信號(hào)，未跳閘。停機(jī)檢查后發(fā)現(xiàn)A相出線盒對(duì)地短路，處理后高壓試驗(yàn)時(shí)漏電流還是很大。因此，機(jī)組于1991年7月20日轉(zhuǎn)入大修，定子繞組進(jìn)行了耐壓試驗(yàn)。在試驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)18號(hào)盤條的上盤條在蒸汽側(cè)(T側(cè))。具體位置在T側(cè)鐵芯缺口外200mm處，里面有一個(gè)25mm長(zhǎng)的放電燒黑痕跡。參見圖3。

圖3 1991年6月14日6號(hào)機(jī)組定子繞組故障

這兩個(gè)定子接地故障發(fā)生在a相，如果不及時(shí)發(fā)現(xiàn)，會(huì)造成匝間短路故障，損壞發(fā)電機(jī)。因此，有必要安裝匝間短路保護(hù)。4發(fā)電機(jī)故障4 1996年2月15日14時(shí)57分，7號(hào)發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中，發(fā)電機(jī)差動(dòng)、發(fā)電機(jī)-干式變壓器組差動(dòng)等保護(hù)裝置突然發(fā)出動(dòng)作信號(hào)，機(jī)組意外跳閘。事故原因分析如下

：A相40號(hào)槽端部線圈鼻端外觀檢查，6根空心導(dǎo)線全部燒斷，實(shí)心導(dǎo)線17根燒斷，絕緣盒一側(cè)崩開，并對(duì)內(nèi)端蓋有放電痕跡，由此推斷是鼻端連線焊接不良，接頭較長(zhǎng)時(shí)間過熱，使環(huán)氧膠泥過熱，再加充填不實(shí)有空隙，形成碳化物；B，C，Y，X連線壓板松動(dòng)，將B，Y，X連線絕緣磨損嚴(yán)重，絕緣強(qiáng)度大幅度下降，同時(shí)B相、C相電壓升高，碳化物絕緣不好，造成B，Y及B，Y，X短路(見圖4)。

圖4 7號(hào)機(jī)1996年2月15日定子繞組短路

正是因?yàn)槎ㄗ永@組會(huì)發(fā)生相間與匝間短路和分支開焊故障，就應(yīng)根據(jù)這種狀態(tài)配置相應(yīng)的主設(shè)備保護(hù)裝置。尤其是隨著系統(tǒng)容量的不斷增大，大型發(fā)電機(jī)保護(hù)越來越強(qiáng)調(diào)安全性，誤動(dòng)不會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成多大的影響，而拒動(dòng)或延時(shí)動(dòng)作將對(duì)系統(tǒng)造成大的沖擊，威脅系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，特別是對(duì)發(fā)電機(jī)本身將造成更大的破壞。5 結(jié)論 通過以上幾次發(fā)電機(jī)定子繞組短路故障的分析，大致可得出如下結(jié)論： a.發(fā)電機(jī)定子繞組的同槽同相為匝間短路提供了可能性； b.由于制造工藝及材料使用等方面的原因，使發(fā)電機(jī)的定子繞組短路故障幾率增大，相應(yīng)匝間短路的幾率也增大了； c.由于振動(dòng)的原因，加速了發(fā)電機(jī)定子線棒外包絕緣的老化，甚至破壞其絕緣，這樣使同槽內(nèi)的上下層線棒之間，尤其在端部，很容易短路，所以匝間短路也是不能排除的。 鑒于以上分析，我們的觀點(diǎn)是：發(fā)電機(jī)除了裝設(shè)縱差保護(hù)、定子接地保護(hù)等外，還應(yīng)裝設(shè)匝間短路保護(hù)，使發(fā)電機(jī)遭到破壞的幾率降至較低。 當(dāng)然，多一套保護(hù)就增加誤動(dòng)的幾率，但發(fā)電機(jī)定子短路故障后，修復(fù)發(fā)電機(jī)定子繞組的工作量非常大，直接經(jīng)濟(jì)損失大，工期至少需一個(gè)月，間接的經(jīng)濟(jì)損失將更大，而發(fā)電機(jī)保護(hù)誤動(dòng)一次的損失是很小的。所以，從經(jīng)濟(jì)、安全方面考慮，大型發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)匝間保護(hù)。