发电机定子水系统泄漏故障概要.ppt
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1、1发电机定子水系统泄漏故障分析发电机定子水系统泄漏故障分析与反事故措施与反事故措施12 2发电机定子绕组端部线棒绝缘磨损发电机定子绕组端部线棒绝缘磨损 造成定子绕组水系统泄漏故障实例造成定子绕组水系统泄漏故障实例l1998年年9月月华华北北某某厂厂1台台500MW水水氢氢氢氢型型汽汽轮轮发发电电机机定定子子励励侧侧端端部部因因运运行行中中紧紧固固结结构构松松动动,使使多多块块绝绝缘缘垫垫块块脱脱落导致多根线棒多处主绝缘磨损漏铜落导致多根线棒多处主绝缘磨损漏铜 l铜导线磨损导致空心铜导线磨出裂纹铜导线磨损导致空心铜导线磨出裂纹l大大量量氢氢气气进进入入定定子子内内冷冷水水系系统统在在内内冷冷水水
2、箱箱上上聚聚集集,使使漏漏氢报警器接近满量程(氢报警器接近满量程(8)报警。)报警。l停停机机打打开开端端盖盖检检查查,内内窥窥镜镜找找到到端端部部11点点钟钟线线棒棒背背部部明明显的绝缘磨损处的漏水点。显的绝缘磨损处的漏水点。l共共12处支架松动,处支架松动,22块绑块松动,块绑块松动,8根线棒绝缘磨损根线棒绝缘磨损 3 3发电机定子绕组端部线棒绝缘磨损发电机定子绕组端部线棒绝缘磨损 的原因及后果的原因及后果l事事故故直直接接原原因因是是端端部部线线棒棒绑绑扎扎工工艺艺不不良良,绑绑线线细,绑块棱角锋利,同时设计存在问题;细,绑块棱角锋利,同时设计存在问题;l该该发发电电机机励励侧侧绕绕组组
3、端端部部可可能能存存在在100Hz频频率率的的共振现象;共振现象;l在现场更换了全部定子线棒,局部更新了定子在现场更换了全部定子线棒,局部更新了定子绕组端部的紧固系统,为此共停机绕组端部的紧固系统,为此共停机118天。天。44The partial of Worn Out on Bar556发电机出厂或检修中适用的检测标准发电机出厂或检修中适用的检测标准机械行业标准机械行业标准JB/T 6228-2005汽轮发电机绕组内汽轮发电机绕组内部水系统检测方法及评定部水系统检测方法及评定,规定了试验方法和水系,规定了试验方法和水系统密封性合格的判定标准。统密封性合格的判定标准。因该标准执行多年,最近完
4、成修订,在因该标准执行多年,最近完成修订,在2011年年11月月12日全国大型发电机标准化技术委员会全体会议上日全国大型发电机标准化技术委员会全体会议上审查通过,预计明年将颁布修订后的标准。审查通过,预计明年将颁布修订后的标准。该标准的具体详细内容,请制造部门的专家解说。该标准的具体详细内容,请制造部门的专家解说。本讲义内容涉及的是漏水故障及其防范措施,与上述本讲义内容涉及的是漏水故障及其防范措施,与上述标准不大相关,甚至是一些标准题外的内容,但多是标准不大相关,甚至是一些标准题外的内容,但多是现场实际问题的经验总结。现场实际问题的经验总结。7水系统泄漏故障的产生原因水系统泄漏故障的产生原因直
5、接水冷定子绕组从这种冷却方式诞生那天起就始终直接水冷定子绕组从这种冷却方式诞生那天起就始终伴随水系统泄漏问题。伴随水系统泄漏问题。故障实例很多,幸运的是多数水泄漏故障是在停机状故障实例很多,幸运的是多数水泄漏故障是在停机状态下检查试验中发现并处理解决的,仅少数泄漏缺陷态下检查试验中发现并处理解决的,仅少数泄漏缺陷在运行中酿成绝缘事故大祸。在运行中酿成绝缘事故大祸。大多数漏水原因是制造施工工艺不良,如每根定子线大多数漏水原因是制造施工工艺不良,如每根定子线棒两端的绝缘引水管安装质量不良、焊接缝开焊等。棒两端的绝缘引水管安装质量不良、焊接缝开焊等。运行中因紧固结构松动、绝缘磨损可引起泄漏问题。运行
6、中因紧固结构松动、绝缘磨损可引起泄漏问题。运行中因水管路某部件安装不良或材质不合格等引起运行中因水管路某部件安装不良或材质不合格等引起泄漏问题。泄漏问题。发电机检修中定子绕组压力和真空试验,以及电气试发电机检修中定子绕组压力和真空试验,以及电气试验有助于发现大多数这类缺陷。验有助于发现大多数这类缺陷。8水系统泄漏故障的危害水系统泄漏故障的危害在发电机运行期间,任何残留的微小裂缝都可能因长在发电机运行期间,任何残留的微小裂缝都可能因长期振动导致隐患扩大为泄漏缺陷,直至产生水渗漏到期振动导致隐患扩大为泄漏缺陷,直至产生水渗漏到绕组端部的故障。绕组端部的故障。运行中处于高电位线棒上的水泄漏故障最易引
7、起电气运行中处于高电位线棒上的水泄漏故障最易引起电气击穿(接地或相间)事故。击穿(接地或相间)事故。水泄漏的最大问题是导致爬电,即使氢压高于水压,水泄漏的最大问题是导致爬电,即使氢压高于水压,水还是会缓慢渗透到绝缘层中。如果渗漏严重甚至就水还是会缓慢渗透到绝缘层中。如果渗漏严重甚至就可能直接导致拉弧放电。可能直接导致拉弧放电。水压试验即使合格,但若存在试验本身很难发现的微水压试验即使合格,但若存在试验本身很难发现的微小裂纹,而水压试验渗出的水可能积存在绝缘层中,小裂纹,而水压试验渗出的水可能积存在绝缘层中,就可能降低绝缘强度。就可能降低绝缘强度。9运行中漏水故障的监测存在的问题运行中漏水故障的
8、监测存在的问题内冷水系统泄漏故障的监测手段和征兆:内冷水系统泄漏故障的监测手段和征兆:水箱上氢气泄漏报警水箱上氢气泄漏报警机内积存液体报警(浮子报警)机内积存液体报警(浮子报警)补水速率增加补水速率增加氢气湿度增加氢气湿度增加通常上述措施很容易发现严重的漏水故障。通常上述措施很容易发现严重的漏水故障。问题是水接头或水系统其他部位上若有很小的渗漏发问题是水接头或水系统其他部位上若有很小的渗漏发展。由于达不到上述保护的报警值,这种微量渗漏就展。由于达不到上述保护的报警值,这种微量渗漏就不容易被发现。不容易被发现。在定子线棒铜股线到水接头盒的铜焊部位发生裂缝腐在定子线棒铜股线到水接头盒的铜焊部位发生
9、裂缝腐蚀,是引起这些微量渗漏的主要原因。在铜焊连接部蚀,是引起这些微量渗漏的主要原因。在铜焊连接部位有砂眼,或者股线有裂纹,也会导致渗漏水。位有砂眼,或者股线有裂纹,也会导致渗漏水。10水系统微渗漏的危害水系统微渗漏的危害虽然氢压高于水压,水潮气也会渗透到主绝缘里。尽虽然氢压高于水压,水潮气也会渗透到主绝缘里。尽管主绝缘有很好的耐潮性能,但若潮气持续的侵入,管主绝缘有很好的耐潮性能,但若潮气持续的侵入,主绝缘包带层也会分层和膨胀,水分子会通过绝缘的主绝缘包带层也会分层和膨胀,水分子会通过绝缘的分层或者铜股线间的空隙,沿着线棒迁移。分层或者铜股线间的空隙,沿着线棒迁移。有发电机拆除的线棒上解剖发
10、现,潮气从渗漏端迁移有发电机拆除的线棒上解剖发现,潮气从渗漏端迁移穿过整个定子到线棒的另一端端头上的整个路径上。穿过整个定子到线棒的另一端端头上的整个路径上。水的轻微渗漏对主绝缘影响:水的轻微渗漏对主绝缘影响:如果绝缘吸水达到饱和,绝缘的电气强度会下降。此时,若碰如果绝缘吸水达到饱和,绝缘的电气强度会下降。此时,若碰上过电压事件(例如开关接地故障)可造成击穿,或者在交流上过电压事件(例如开关接地故障)可造成击穿,或者在交流或直流耐压试验过程中打穿绝缘。或直流耐压试验过程中打穿绝缘。如果绝缘分层已经从铜焊连接部位发展到槽部,若处于连接到如果绝缘分层已经从铜焊连接部位发展到槽部,若处于连接到出线端
11、的线棒上就会发生局部放电。出线端的线棒上就会发生局部放电。水将降低绝缘的机械强度。如果因系统故障发生电流冲水将降低绝缘的机械强度。如果因系统故障发生电流冲击,或者由于机组非同期并网,主绝缘就更容易破裂。击,或者由于机组非同期并网,主绝缘就更容易破裂。11水微泄漏故障的发展机理水微泄漏故障的发展机理水微泄漏故障造成绝缘劣化的发展过程非常缓慢,常水微泄漏故障造成绝缘劣化的发展过程非常缓慢,常常要几十年才能达到很高的击穿风险,故障进程的每常要几十年才能达到很高的击穿风险,故障进程的每一步都需要一定时间。一步都需要一定时间。发生故障的进程顺序如下:发生故障的进程顺序如下:铜焊连接部位开始腐蚀。这个过程
12、可能会发展几铜焊连接部位开始腐蚀。这个过程可能会发展几年到几十年,取决于水的化学性能、水接头的设年到几十年,取决于水的化学性能、水接头的设计、铜焊材料以及铜焊工艺情况。计、铜焊材料以及铜焊工艺情况。水必须从铜焊连接部位渗漏到槽部。这可能会花水必须从铜焊连接部位渗漏到槽部。这可能会花几年时间,取决于定子温度、水渗漏速度和腐蚀几年时间,取决于定子温度、水渗漏速度和腐蚀速率。速率。进行高压试验或发生系统扰动的过电压冲击,绝进行高压试验或发生系统扰动的过电压冲击,绝缘失效被击穿。缘失效被击穿。12微小泄漏故障的生成原因和滋生条件微小泄漏故障的生成原因和滋生条件空心铜股线在水接头盒内焊接不良是引起这种渗
13、漏的空心铜股线在水接头盒内焊接不良是引起这种渗漏的主要原因。主要原因。铜焊材料不足、铜焊工艺不良都会引起被称为铜焊材料不足、铜焊工艺不良都会引起被称为“焊缝焊缝腐蚀腐蚀”的过程。水会渗到铜焊连接部位与股线的交界的过程。水会渗到铜焊连接部位与股线的交界面以及股线和水连接盒之间交界面的微小空隙中。面以及股线和水连接盒之间交界面的微小空隙中。出现焊缝腐蚀的条件:出现焊缝腐蚀的条件:铜焊不均匀使铜股线间以及股线和水连接盒间存在小空隙。铜焊不均匀使铜股线间以及股线和水连接盒间存在小空隙。铜焊处的空隙允许水存留。铜焊处的空隙允许水存留。铜焊中的磷与水和氧化合产生磷酸,磷酸腐蚀铜焊使空铜焊中的磷与水和氧化合
14、产生磷酸,磷酸腐蚀铜焊使空隙加大。隙加大。最终,铜焊里的微小裂纹不断发展,使得水渗漏到相最终,铜焊里的微小裂纹不断发展,使得水渗漏到相邻股线间或者股线束与水连接盒之间,直到水接触到邻股线间或者股线束与水连接盒之间,直到水接触到主绝缘。主绝缘。13定子绕组漏水故障的查找定子绕组漏水故障的查找检修中从外观上很难发现定子内冷水系统存在渗漏隐检修中从外观上很难发现定子内冷水系统存在渗漏隐患。若发展到严重阶段,当用小锤敲击主绝缘时可能患。若发展到严重阶段,当用小锤敲击主绝缘时可能会听到发空的声音。声音发空的部位越靠近铁心,故会听到发空的声音。声音发空的部位越靠近铁心,故障风险越大。电气试验也有效(宁东)
15、。障风险越大。电气试验也有效(宁东)。发现故障隐患的最有效手段是在线和离线的试验:发现故障隐患的最有效手段是在线和离线的试验:氢冷发电机运行期间定子内冷水中会出现较高浓度的氢气;氢冷发电机运行期间定子内冷水中会出现较高浓度的氢气;补氢速率会比正常时有所增加。补氢速率会比正常时有所增加。可靠的在线诊断系统,能够有效监视进入冷却水系统中的氢气可靠的在线诊断系统,能够有效监视进入冷却水系统中的氢气泄漏量。改变氢压与水压差可确认漏氢量变化。泄漏量。改变氢压与水压差可确认漏氢量变化。离线试验中,真空和压力衰减试验是确认水系统是否离线试验中,真空和压力衰减试验是确认水系统是否存在渗漏问题的可靠检测方法,已
16、有试验标准。存在渗漏问题的可靠检测方法,已有试验标准。氦质谱仪或卤素气体示踪仪的泄漏试验,有助于对可氦质谱仪或卤素气体示踪仪的泄漏试验,有助于对可能已存在渗漏线棒的故障定位。能已存在渗漏线棒的故障定位。14防止微渗漏故障的措施防止微渗漏故障的措施为防止故障的发生或者减缓故障的发展过程,应维护为防止故障的发生或者减缓故障的发展过程,应维护内冷水系统化学指标满足相关运行标准(内冷水系统化学指标满足相关运行标准(DL/T 801-2010););特别注意内冷水中氧含量的数据,一定要监测氧气含特别注意内冷水中氧含量的数据,一定要监测氧气含量并调整维持在规定的范围内(贫氧水系统要低于量并调整维持在规定的
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