330 MW汽轮发电机定子线棒漏水故障诊断及处理

任章鳌，由凯，郝剑波，闫迎，晏桂林，徐波

(国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南长沙410007)

330 MW汽轮发电机定子线棒漏水故障诊断及处理

任章鳌，由凯，郝剑波，闫迎，晏桂林，徐波

(国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南长沙410007)

某电厂330 MW汽轮发电机在机组检修期间，通过直流耐压试验发现定子C相绕组泄漏电流超标，并且端部绝缘盒有漏水现象。通过进一步直流泄漏试验、表面电位试验以及定子线棒解体检查等方式逐一诊断，确定为发电机定子26槽下层线棒破损导致漏水。最后经过更换损毁线棒及检修工艺处理并进行相关修后试验，试验合格后成功投入运行。

汽轮发电机；直流泄漏；定子线棒漏水；故障诊断；处理恢复

某厂1号汽轮发电机由哈尔滨电机厂生产，型号为QFSN－330－2，冷却方式是水氢氢冷却，额定功率为330 MW，额定电压为20 kV，额定电流为11 207 A，功率因数0.85(滞后)，该发电机于2015年9月进行年度C级检修，历史检修试验数据合格正常。

1 故障现象

2015年9月30日，进行1号发机C级检修，发现A，B相绝缘电阻为13 GΩ，C相2 GΩ，C电阻相较A，B两相偏小，但也符合规程要求；A相绕组施加40 kV直流电压时，泄漏电流为16 μA，B相绕组施加40 kV直流电压时，泄漏电流为17 μA，但C相绕组施加5 kV直流电压时，泄漏电流已有30 μA，泄漏在此电压下明显偏大，为防止绝缘击穿，不再继续加压，需要查明泄漏明显偏大原因。

2 故障诊断及检查

2.1 试验诊断

在定子绕组本体无缺陷的情况下，发电机定子绕组直流泄漏超标可能是受潮或脏污所致，打开发电机出线盒人孔门进行清扫并投入内冷水电加热器进行烘潮，重做试验。试验数据见表1。

发电机内冷水温达到了50℃，线圈温度达到了53℃，并仍在缓慢上涨，最高涨至60℃。

表1 1号发电机清扫烘潮后的直流耐压数据

从试验数据看，A，B相绝缘无穷大，泄漏值正常，C相绝缘电阻低至9 MΩ，不合格。为排除仪器设备故障干扰，更换另一套试验设备进行直流耐压试验，试验数据见表2。

从2次试验数据可以看出，通过2套不同的试验设备、不同的试验人员进行试验，得出的数据基本一致，可以排除试验设备异常及人员操作失误，证实C相绕组确实存在故障。需要打开发电机端盖进一步排查，找出故障点。

表2 1号发电机更换试验仪器后的直流耐压数据

发电机端盖拆开后，对发电机进行手包绝缘表面电位试验检查，发现励端11点钟位置37槽绝缘水盒在10 kV时电位即有5 200 V，绝缘盒位置如图1所示，高于试验标准 (加压 20 kV时低于3 000 V)，其他部位手包绝缘表面电位在施加直流电压10 kV时均不超过100 V，判定37槽的手包绝缘存在绝缘缺陷。

随即对37槽水电接头绝缘盒进行拆除，以查找绝缘盒内绝缘缺陷点的位置。拆除绝缘盒后发现有水渗出，通过对该水电接头绝缘盒的解剖检查可以判断该线棒的漏水点在线棒主绝缘内，并非在绝缘水盒内。

图1 发电机定子槽剖面

2.2 故障线棒解体检查

通过查对1号发电机绕组连接图纸，37槽绝缘盒的故障线棒对应的是26槽下层线棒，焊开励端37槽绝缘盒对应汽侧绝缘盒并分开6根空心铜线后，对空心铜线进行气压试验检查空心铜线的连通情况，试验结果如图2所示 (汽、励侧的空心铜线编号均是从下往上编，由于空心铜线在线棒内存在罗贝尔编织换位，所以汽、励两侧铜线编号并非按序号对应)。

图2 26槽下层线棒气压试验

从图2可以看出，励侧③，⑥号空心铜线已经相通，与汽侧本身对应的线棒均存在堵塞，并且励测①，④，⑤号空心铜线通但气压不能保持，说明有漏气现象。只有励侧②号空心铜线完好。结果表明26槽下层线棒存在多个露点，绝缘故障严重，必须更换线棒。为查明故障原因，抬出26下层线棒进行解体检查。抬出线棒解体后发现励端侧③，⑥号空心铜线有2根缺分别失2 cm，1.3 cm，励端侧③，⑥号空心铜线堵塞的异物是本身铜线缺失的部分铜片。对应空心铜线缺失处线棒主绝缘有一处放电，但并未完全击穿，另有一根空心铜线存在一条长约2.5 cm的裂纹。铜线缺失处主绝缘有长约50 cm绝缘已被漏水浸泡分层，线棒解剖的结果可以验证气压试验的正确性。

针对26槽线棒解体后破损情况进行分析，励端侧③，⑥号线棒堵塞的异物不是来自于冷却水系统，是空心铜线缺失部分，排除冷水质问题导致线棒腐蚀。线棒破损故障原因为空心铜线本身存在裂纹、凹坑等制造缺陷，在运行过程中由于线棒受到电磁力导致振动磨损，裂纹变大后渗水，水从裂纹处渗出，积聚在缺陷部分，将主绝缘泡发后引起主绝缘分层，线棒出现松散现象，在电磁力的作用下线棒局部振动和相互磨损，产生断裂及局部放电等现象，磨损后的残片卡在空心铜线中导致堵塞。

3 故障恢复及预防措施

3.1 故障恢复

26槽下层线棒整体更换，新旧单根线棒在嵌线前后均进行水压和交流耐压试验，发电机铁芯在嵌线前后做的铁芯损耗试验结果均合格，表明发电机铁心无缺陷。定子线棒整体安装完成后按照规程进行交直流耐压、表面电位和模态试验，试验均合格，机组顺利启动并网。

3.2 预防措施

为防止发电机定子线棒由于受到电磁力而造成振动磨损，可以采取以下预防措施:1)在机组大修期间，检查定子绕组的固定状态，检查过渡引线和固定螺栓的紧固程度，及时恢复定子槽楔和端部绑绳的紧固力，防止其松动；2)积极开展发电机定子绕组端部固有频率和模态的测量，对端部固有频率在94～115 Hz范围内的线棒进行加固处理，对定子端部绕组模态不合格的发电机应及时进行结构处理；3)在发电机运行期间应定期监视内冷水箱处的H2含量，如果发电机定子线棒有裂纹和磨损情况，H2将会进入内冷水系统，使其含氢量增加。漏氢渗水可造成发电机绝缘降低，定子接地短路等故障，严重时可能烧毁铁心。

4 结语

本次发电机定子线棒漏水事故的诊断和处理过程充分体现了发电机定子绕组绝缘事故原因的查找由表及里，层层推进的技术手段。发电机定子端部手包水电接头处容易发现绕组的绝缘缺陷，检修时应重点关注。定子线棒发生绝缘故障后，要正确判断故障性质，进行全面的试验，并对试验结果进行综合分析判断，防止将异常情况遗漏。

〔1〕电气设备预防性试验规程:DL/T 596—1996〔S〕.北京:中国电力出版社，1997.

Diagnosis and treatment of leakage fault of 330 MW turbine generator stator bar

REN Zhang’ao，YOU Kai，HAO Jianbo，YAN Ying，YAN Guilin，XU Bo
(State Grid Hunan Electric Power Corporation Research Institute，Changsha 410007，China)

During the maintenance period of a 330 MW turbine generator in a power plant，it was found that the leakage current of the stator C phase winding had exceeded the standard，and the end insulation box was leaking.By further DC leakage test，surface potential test and the disintegration of the stator bar and other ways to diagnose one by one，the 26 slot of the generator stator bar damage caused by leakage is determined.At the end of the test，after replacing the damaged wire rod and the maintenance process，the test was carried out and the test was successful.

steam turbine generator；DC leakage；stator leakage；fault diagnosis；treatment and recovery

TM311

B

1008－0198(2016)06－0079－03

10.3969/j.issn.1008－0198.2016.06.022

任章鳌(1985)，男，博士，工程师，从事发电机检修、试验和相关科研工作。

2016－02－24