大型發(fā)電機狀態(tài)評估與檢修策略分析

1、大型發(fā)電機狀態(tài)評估與檢修策略分析趙耀（大唐淮南洛河發(fā)電廠 安徽 淮南 232008）摘 要 通過綜合分析大型發(fā)電機的各種狀態(tài)信息，對發(fā)電機的健康狀態(tài)進行評估，進而探討對應不同發(fā)電機狀態(tài)的檢修策略。關鍵詞 發(fā)電機 狀態(tài)評估 檢修策略Analysis of condition evaluation and maintenance strategies for large generatorsZHOU Jian-fang，ZHAO Yao，LIU Xiao-jie（Datang Huainan Luohe Power Plant，Anhui Huainan 232008）Abstract :By c

2、omprehensive analysis of a variety of state informations, health status of generators is assessed,further, maintenance strategies correspond to different states of generators is reserched. Key words: generators;condition evaluation; maintenance strategies0 引言大型發(fā)電機是電力系統(tǒng)的心臟，對于電網和發(fā)電企業(yè)而言都是主要設備，在以往定期預試、計

3、劃檢修的固定模式下，雖然對安全生產工作曾經起到了很大的作用，但也日益暴露出其缺陷，主要表現在：一是臨時性檢修頻繁；二是維修不足；三是維修過剩；四是盲目維修。造成上述現象的主要原因就是由于現行檢修體制所存在的以下幾個弊端：純計劃檢修的不科學性；設備檢修的不經濟性；檢修過程的不持續(xù)性。因此，隨著電力工業(yè)的發(fā)展，適時提出了對發(fā)電機進行狀態(tài)檢修，來確保檢修的及時與必要，從而保證變壓器安全可靠運行。發(fā)電機狀態(tài)檢修是絕緣監(jiān)督領域中，在預防性試驗的基礎上、從計劃檢修的模式下脫穎而出的一種新模式，它檢修的依據不局限于預防性試驗的數據，而是在收集、掌握、分析發(fā)電機的各種狀態(tài)信息的基礎上，如：制造質量、交接安裝驗

4、收、預防性試驗、在線監(jiān)測、運行工況、檢修消缺記錄等信息，進行綜合判斷，評估發(fā)電機狀態(tài)，從而指導發(fā)電機的檢修。 1 影響發(fā)電機狀態(tài)的幾個因素說到狀態(tài)檢修，就必須了解影響發(fā)電機狀態(tài)的幾個因素。這里所說的狀態(tài)，是一個連續(xù)的系統(tǒng)性概念，指發(fā)電機設計、材料選用、組裝、運輸、現場施工、調試、運行的狀況以及投運以來發(fā)生過的異常情況。如發(fā)電機組運行過程因故障產生過電流、過負荷等，都會對設備的狀態(tài)產生影響。影響發(fā)電機狀態(tài)的因素有很多，但以下幾個主要因素是需要高度重視：1）制造質量如果發(fā)電機出廠前就存在嚴重的質量不合格情況，勢必影響其投入運行后的安全可靠性。2）安裝質量出廠后，由于運輸過程不當，及在安裝過程中由于

5、安裝人員技術因素及現場安裝條件的限制，工藝達不到標準的要求，這將對安全運行造成影響。3）運行工況投運后，運行工況調整不當會對發(fā)電機造成損害。例如，過電壓運行、過負荷運行，將加速絕緣老化；冷卻水質、氫氣濕度等不合格，也將危害設備健康。即使在正常運行中，它也會不斷受到振動、發(fā)熱、電暈、化學腐蝕以及各種機械力的作用，使其部件逐漸老化直至損壞。4）操作維護維護不當，引起缺陷，如潤滑油的變質，使?jié)櫥阅芙档投疠S承損壞；操作不當，如非同期并列會對發(fā)電機產生破壞。5）檢修的工藝標準這主要是指制定檢修工藝標準的水平，它受當時檢修條件及檢修人員技術水平等因素的影響，與所采用的檢修技術措施、檢修使用的材料及工

6、具等諸多因素有關。6）發(fā)電機本身的壽命周期發(fā)電機有其自身壽命周期，處在不同壽命階段，其狀態(tài)是不相同的，故必須掌握發(fā)電機的周期特性，針對其不同狀態(tài)采用不同的檢修方式。2 發(fā)電機狀態(tài)評估發(fā)電機狀態(tài)評估就是在綜合分析收集到的發(fā)電機各種狀態(tài)信息的基礎上，對發(fā)電機的健康狀態(tài)進行評價。發(fā)電機的狀態(tài)信息是整個發(fā)電機狀態(tài)評估的基礎，沒有正確、詳細的狀態(tài)信息，評估的結果就不真實，就會導致錯誤的檢修策略，所以我們必須做好狀態(tài)信息的收集。2.1 狀態(tài)信息發(fā)電機狀態(tài)信息包括：發(fā)電機的制造質量、交接安裝驗收、預防性試驗、在線監(jiān)測、運行工況、檢修消缺記錄。其中試驗數據包括運用停電、帶電、在線、離線的方法獲得的試驗數據。其

7、具體內容包括：1）制造質量：結構設計、制造工藝、原材料及組件、質量保證體系、出廠試驗一次性合格率、有無提高發(fā)電機絕緣水平的措施、有無提高發(fā)電機抗短路強度措施、有無適應調峰運行的措施、運輸防沖撞措施、發(fā)電機防潮、補氫措施等。2）交接安裝驗收：交接試驗報告、發(fā)電機投運前復裝驗收報告、出廠試驗報告、型式試驗報告、技術協(xié)議書等。3）發(fā)電機預防性試驗和在線監(jiān)測數據：歷年預防性試驗報告、在線監(jiān)測數據、帶電監(jiān)測試驗數據以及其他項目試驗報告。4）運行工況：發(fā)電機各部溫度、啟動次數、振動、噪音、有無過負荷情況（有功、無功、過負荷持續(xù)時間）、區(qū)外近端短路事故（短路電流穩(wěn)態(tài)值、第一個波峰值，短路持續(xù)時間、繼電保護動

8、作情況）、過電壓侵襲及避雷器動作情況、中性點接地電流、水氫氫冷卻系統(tǒng)的參數等。2.2 狀態(tài)信息評估根據現有的測試技術水平，發(fā)電機狀態(tài)信息的主要數據有6個方面：制造出廠報告；運行操作、 2監(jiān)盤和巡視情況；預防性試驗報告；定期檢修報告；停備檢查和臨時性檢修情況以及紅外測溫報告；其他在線監(jiān)測數據等。綜合以上信息可以將發(fā)電機狀態(tài)分為四個等級：A 級：正常狀態(tài)；B 級：可疑狀態(tài)；C 級：不良狀態(tài)；D 級：危險狀態(tài)。對每級狀態(tài)設定相應的條件進行對比，如果滿足該級狀態(tài)的必須條件，我們就認定發(fā)電機當前處于對應的狀態(tài)級，從而按照相應的檢修策略進行檢修。2.2.1 發(fā)電機正常狀態(tài)主要條件:正常狀態(tài)：指運行正常、試

9、驗數據正?；蚱渲袀€別試驗參數可疑，但數據穩(wěn)定。正常狀態(tài)的發(fā)電機必須同時滿足如下條件：1）發(fā)電機制造、運輸質量良好，符合技術協(xié)議及有關標準要求；在提高絕緣水平、抗短路能力及適應調峰方面有措施，出廠試驗、交接安裝試驗一次性通過，發(fā)電機無任何薄弱環(huán)節(jié)和缺陷等。2）定子繞組的絕緣電阻、吸收比和極化指數在周期內保持穩(wěn)定且符合標準。3）發(fā)電機運行參數正常，機組振動、噪音及巡回檢查未發(fā)現異常，紅外測溫無局部過熱現象。4）發(fā)電機各部溫度正常，定冷水導電率、PH 值、氫氣純度和濕度正常，漏氫量不超標，油系統(tǒng)運行正常且油質合格。5）空載特性、短路特性、鐵芯損耗試驗、定子繞組及端部泄漏電流、耐壓試驗、0.1Hz 超

10、低頻耐壓試驗合格。6）分支流量試驗、溫升試驗、冷卻風量測試、氣密性試驗等非電量檢查試驗合格。7）轉子繞組接地及匝間短路故障診斷無異常；定子繞組絕緣電腐蝕檢查試驗正常。8）運行中的發(fā)電機軸電壓測試正常；勵磁碳刷、汽側大軸接地碳刷無跳動、卡澀或接觸不良現象。9）轉子繞組絕緣、軸承絕緣、密封支座及中間環(huán)絕緣、穿心螺桿絕緣、端部鐵芯及軸瓦熱電偶絕緣、電阻測溫元件絕緣等測試合格。10）在經受區(qū)外近端短路沖擊后，試驗未發(fā)現異常。11）未發(fā)生以下保護動作情況：反映定子繞組相間、匝間短路，單相接地等故障的保護；反映發(fā)電機對稱、不對稱過負荷、過電壓等異常工況的保護。2.2.2 發(fā)電機可疑狀態(tài)主要條件:可疑狀態(tài)：

11、指在試驗、檢修周期內，發(fā)現某些參數反映發(fā)電機內部可能有異?，F象，但仍有很多不確定因素。凡有下列諸因素之一均屬此狀態(tài)：1）在試驗周期內首次發(fā)現定子繞組絕緣下降到前次 70%以下，但絕對值（20時）500M ，極化指數2，吸收比1.6。2）在試驗周期內首次發(fā)現轉子繞組絕緣、軸承絕緣、密封支座及中間環(huán)絕緣、穿心螺桿絕緣、端部鐵芯及軸瓦熱電偶絕緣、電阻測溫元件絕緣等絕緣測試值較前次下降30以上，但仍在標準限值以上。3）發(fā)電機各部溫度或者考核溫差不正常升高，并確認測量數據真實，但仍在報警限值以內，如線圈層間電阻測溫元件最高與最低的溫差升高接近至8。4）發(fā)電機漏氫量異常增大，超過廠家期望值但仍在JB/T

12、6227-2005規(guī)定的合格范圍內，例如600MW 發(fā)電機在額定氫壓、轉速下，漏氫量超過11.3m 3/24h，但16 m3/24h。5）定冷水導電率、PH 值、氫氣純度和濕度等參數異常，超過期望值規(guī)定但仍小于報警值；額定壓力下的定子冷卻水流量明顯降低，但仍在報警值以上。6）發(fā)電機軸振上升超過0.08mm ，但0.125mm ，現場巡檢發(fā)現噪音增大。7）發(fā)電機軸電壓較歷史數據不正常增大，但當U 1（轉子兩端軸電壓）U 2（軸承與機座間）時，U 2尚未低于U 1的10以上，汽側大軸對地電壓不超過10V 。8）定子繞組絕緣電腐蝕檢查發(fā)現：線棒出槽口處表面絕緣電阻增大，但仍0.5M ；線棒表面電位超

13、過10V ，但仍100V ；發(fā)電機運行中，反映線棒防暈層完好情況的測溫元件感應電壓超過6V 但仍10V 。9）定子繞組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）測量值比較，相對變化大于1，但相差仍未大于最小值的1.5%。10）紅外測溫發(fā)現勵磁碳刷、大軸接地碳刷有過熱情況，碳刷表面有放電現象，但未形成環(huán)火。11）定子鐵芯試驗時，磁密在1T 下齒的最高溫升明顯增大，但仍然25K ，齒的最大溫差15K 。12）轉子繞組直流電阻值與歷次測量值比較有一定的變化，但變化沒有超過2。13）定子繞組泄漏電流和直流耐壓試驗、定子和轉子繞組的交流耐壓試驗結

14、果，與歷次試驗結果比較，有顯著變化，但仍未超過標準限值。14）在線監(jiān)測裝置，如絕緣過熱監(jiān)測裝置、射頻監(jiān)測儀等顯示異常或報警。15）定子繞組端部手包絕緣電位外移試驗與歷史記錄相比發(fā)生明顯變化，但仍未超過標準限值。16）反映發(fā)電機異常運行工況的保護，如對稱和不對稱過負荷保護、過電壓保護、過勵磁保護、轉子一點接地保護等發(fā)出報警信號，但未達到跳閘動作值；發(fā)電機區(qū)外近端受到短路沖擊。17）分支流量試驗、溫升試驗、冷卻風量測試、氣密性試驗等非電量檢查試驗結果與歷史數據相比發(fā)生顯著變化，但仍未超過標準限值。18）空載特性、短路特性試驗過程及記錄中發(fā)現空載特性和短路特性曲線較出廠或歷年的試驗有下降現象，但仍在

15、允許的范圍內。19）運行中發(fā)電機中性點或機端的基波零序電壓、機端三次諧波電壓突然增大，中性點三次諧波電壓突然降低，發(fā)電機定子接地保護報警；發(fā)電機內部出現輕微滲水現象。20）感應電勢相量法做轉子繞組匝間短路故障診斷時，各槽上測得的感應電壓（電流）的大小和相角相互比較后，與歷次試驗結果相比有明顯變化，但仍在標準限值以內；轉子交流阻抗測量值與出廠值相比明顯降低，但未超過10。2.2.3 發(fā)電機不良狀態(tài)主要條件:不良狀態(tài)：指歷次周期性試驗或跟蹤測試結果分析存在故障，且基本確定故障部位及故障原因，判斷這種故障在短期內不會發(fā)生事故。凡有下列因素之一，均屬此狀態(tài)：1）定子繞組絕緣、轉子繞組絕緣、軸承絕緣、密

16、封支座及中間環(huán)絕緣、穿心螺桿絕緣、端部鐵芯及軸瓦熱電偶絕緣、電阻測溫元件絕緣等低于標準規(guī)定。2）發(fā)電機各部溫度或者考核溫差超過報警限值但在跳閘值以下，如線圈層間電阻測溫元件最高與最低的溫差超過8但12。3）發(fā)電機漏氫量超過標準的合格規(guī)定值，只有通過頻繁補氫方能勉強維持氫壓，例如600MW 發(fā)電機在額定氫壓、轉速下，漏氫量超過16 m3/24h。4）定冷水導電率、PH 值、氫氣純度和濕度等超過標準規(guī)定；額定壓力下的定子冷卻水流量明顯降低，低于報警值但未達到跳閘值；發(fā)電機軸振超過0.125mm 但0.254mm 。5）發(fā)電機軸電壓測量發(fā)現， U 1（轉子兩端軸電壓）U 2（軸承與機座間），且U 2

17、低于U 1的10，汽側大軸對地電壓超過10V 。6）定子繞組絕緣電腐蝕檢查發(fā)現：線棒出槽口處表面絕緣電阻0.5M ；線棒表面電位100V ；發(fā)電機運行中，測溫元件感應電壓超過10V 。7）轉子繞組、定子繞組各相或各分支的直流電阻值測量結果超過標準規(guī)定。8）定子鐵芯試驗結果超過標準規(guī)定。9）定子繞組泄漏電流和直流耐壓試驗、定子和轉子繞組的交流耐壓試驗結果，超過標準規(guī)定。10）絕緣過熱監(jiān)測裝置、射頻監(jiān)測儀等在線監(jiān)測裝置報警后，經判斷確實存在內部絕緣受損或放電現象。11）定子繞組端部手包絕緣表面電位測量500V 。12）分支流量試驗、溫升試驗、冷卻風量測試、氣密性試驗等檢查試驗結果超過標準限值。13

18、）反映發(fā)電機異常運行工況的保護，如對稱和不對稱過負荷保護、過電壓保護、過勵磁保護、轉子一點接地保護等動作跳閘。14）空載特性、短路特性試驗過程及記錄中發(fā)現空載特性和短路特性曲線較出廠或歷年的試驗有明顯下降。15）轉子交流阻抗測量值比出廠值降低10以上；單開口變壓器測轉子匝間短路發(fā)現，測量出的角度差超過90°或電壓值小于1/3平均值。16）定子繞組引線的自振頻率介于基頻或倍頻的±10%范圍內。2.2.4 發(fā)電機危險狀態(tài)主要條件:危險狀態(tài)：指試驗數據或運行參數表明，發(fā)電機內部故障已不能運行或運行中隨時有可能發(fā)生事故。凡有下列因素之一均屬此狀態(tài)：1）定子繞組絕緣、轉子繞組絕緣嚴重低于標準規(guī)定。2）發(fā)電機軸振超過0.254mm 跳閘，存在明顯雜音。3）漏氫量嚴重超標，無法維持額定氫壓運行。4）定冷水流量突然降低，斷水保護動作跳機。5）發(fā)電機發(fā)生嚴重的非同期并列情況。6）反映發(fā)電機定子繞組三相/兩相短路、單相接地、匝間短路、轉子繞組兩點接地等嚴重故障的保護動作。7）發(fā)電機運行中各部溫度嚴重超過限值。8）發(fā)電機出現嚴