防止發(fā)電機損壞事

華北電力科學(xué)研究院有限責(zé)任公司白亞民1防止汽輪發(fā)電機損壞事故

25項反措宣講總體說明2汽輪發(fā)電機是火力發(fā)電廠或核能發(fā)電廠主機設(shè)備，意外停機事故的搶修成本很高，經(jīng)濟損失很大，國家電力監(jiān)管部門歷來都把防止發(fā)電機損壞事故視為應(yīng)重點防范的電力生產(chǎn)事故。本部分反措內(nèi)容將原國家電力公司1999年版《25項反措》及國家電網(wǎng)公司2005版《國家電網(wǎng)公司發(fā)電廠重大反事故措施》中的“防止汽輪發(fā)電機損壞事故”進行了整合，并在廣泛征求全國主要發(fā)電公司意見基礎(chǔ)上，進行了全面的修訂。10.1防止定子繞組端部松動引起相間短路3原文：200MW及以上容量汽輪發(fā)電機安裝、新投運1年后及每次大修時都應(yīng)檢查定子繞組端部的緊固、磨損情況，并按照《大型汽輪發(fā)電機繞組端部動態(tài)特性的測量及評定》（DL/T735-2000）和《透平型發(fā)電機定子繞組端部動態(tài)特性和振動試驗方法及評定》（GB/T20140-2006）進行模態(tài)試驗，試驗不合格或存在松動、磨損情況應(yīng)及時處理。多次出現(xiàn)松動、磨損情況應(yīng)重新對發(fā)電機端部進行整體綁扎；多次出現(xiàn)大范圍松動、磨損情況應(yīng)對發(fā)電機端部結(jié)構(gòu)進行改造，如設(shè)法改變端部結(jié)構(gòu)固有頻率，或加裝繞組端部振動在線監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)視運行,運行限值按照GB/T20140-2006設(shè)定。解釋4發(fā)電機在運行時，繞組上要承受兩倍工頻的交變電磁力，由此產(chǎn)生繞組振動。該振動力與電流的平方成正比，故容量越大的發(fā)電機中交變電磁力越大。設(shè)計合理、工藝可靠的端部緊固結(jié)構(gòu)可以保證發(fā)電機在正常振動范圍內(nèi)長期安全運行。端部松動進而使線棒絕緣磨損，是災(zāi)難性的相間短路事故隱患。相間短路事故具有突發(fā)性和難于簡單修復(fù)的特點，損失往往極為嚴(yán)重，所以應(yīng)引起有關(guān)方面的特別重視。端部松動案例一51998年9月華北J電廠1號500MW水氫氫型汽輪發(fā)電機，因定子水內(nèi)冷系統(tǒng)中氫氣泄漏量激增而停機，檢查發(fā)現(xiàn)定子勵側(cè)端部大量綁塊松動、脫落、磨小，兩個下層線棒多處主絕緣（5.2mm厚）磨損漏銅，磨損最嚴(yán)重處空心銅導(dǎo)線已磨漏。進一步檢查所有線棒，共發(fā)現(xiàn)有12處支架松動，22塊綁塊松動，8根線棒絕緣磨損。故障發(fā)現(xiàn)早幸未發(fā)生相間短路事故。但現(xiàn)場更換定子全部線棒，為此共停機118天，經(jīng)濟損失非常嚴(yán)重。6THEPARTIALOFWORNOUTONBAR端部松動案例二7山東SH電廠6號全氫氣冷卻300MW發(fā)電機于1994年11月29日發(fā)生了定子相間短路事故，線棒嚴(yán)重?zé)龘p，更換了24根新線棒，修復(fù)后于1995年1月26日并網(wǎng)發(fā)電。運行不到一個月，于1995年2月22日又第二次發(fā)生定子相間短路，定子線棒燒損十分嚴(yán)重，被迫全部更換。兩次事故的主要原因是由于定子繞組端部固定不良、鼻端整體性差，振動過大，導(dǎo)致上、下層線棒電連接導(dǎo)線疲勞斷裂，引起拉弧燒損。另外，通風(fēng)管振動使絕緣磨損引起環(huán)流，通風(fēng)管裸露，更加重了事故。端部松動案例三8山東L電廠1號發(fā)電機于2007年10月20日運行中發(fā)電機定子接地保護動作，發(fā)電機跳閘，檢查發(fā)現(xiàn)發(fā)電機存在定子下層#16槽C相引線線棒電接頭燒熔及#37槽C相引線線棒空心導(dǎo)線斷裂漏水故障。分析認(rèn)為繞組端部振動過大是引起事故的主要原因。檢修中更換了全部定子繞組線棒，并且加裝了繞組端部振動在線監(jiān)測裝置。端部松動案例四9廣東沿海Z電廠4號發(fā)電機于2010年1月14日運行中定子接地保護動作，發(fā)電機跳閘，檢查發(fā)現(xiàn)發(fā)電機定子繞組勵側(cè)上層#39線棒的水電接頭及2W2引線連接處燒熔漏水。分析認(rèn)為繞組端部振動過大是引起事故主要原因。局部處理以后繼續(xù)運行到同年8月3日再次發(fā)生定子接地保護動作跳閘，檢查發(fā)現(xiàn)勵側(cè)＃11槽上層線棒水電接頭和2V2引線連接處已燒斷，＃10槽上層線棒勵側(cè)水電接頭處被故障電弧燒損。檢修中更換了全部定子繞組線棒，并且加裝了繞組端部振動在線監(jiān)測裝置。防止端部松動措施必要性10以上事故或故障說明，發(fā)電機定子繞組端部振動過大的缺陷可能發(fā)展為嚴(yán)重的突然短路接地事故，直接造成發(fā)電機的非計劃停運，而設(shè)備損壞的搶修成本很巨大，同時若檢修消缺針對性不強或修復(fù)不徹底，也可能在修后繼續(xù)運行期間再次發(fā)生同類事故。發(fā)電機反措把其列為第一條，表明重要性。遼寧Y廠#3發(fā)電機（600MW）2009年8月20日運行中定子接地，檢查發(fā)現(xiàn)汽側(cè)拉緊楔螺桿松動、脫落。河南X電廠#4發(fā)電機（660MW）2010年2月運行僅2000h以后臨檢發(fā)現(xiàn)類似Y廠的勵側(cè)端部松動故障。11一臺66萬汽輪發(fā)電機定子繞組端部緊固結(jié)構(gòu)明顯松動照片1111防止端部松動措施12應(yīng)加強停機檢修期間對定子繞組端部的松動和磨損的外觀檢查。仔細檢查發(fā)電機定子繞組端部的緊固情況，仔細查找有無絕緣磨損的痕跡，尤其是發(fā)現(xiàn)有環(huán)氧泥時，應(yīng)當(dāng)借助內(nèi)窺鏡等工具進行檢查。發(fā)現(xiàn)有松動現(xiàn)象，必須處理，還應(yīng)仔細進行振動模態(tài)試驗，確認(rèn)固有頻率是否已避開雙倍頻（100Hz），根據(jù)測試結(jié)果確定檢修效果。檢修中應(yīng)進行端部振動特性試驗。定子繞組端部振動特性試驗13試驗結(jié)果的分析應(yīng)注意歷史數(shù)據(jù)的比較，應(yīng)特別關(guān)注模態(tài)阻尼數(shù)據(jù)的變化，它可非常靈敏地指示端部緊固結(jié)構(gòu)的變化趨勢。出廠時端部結(jié)構(gòu)測試合格的發(fā)電機，運行一段時間后，發(fā)電機端部可能逐漸發(fā)生松動，發(fā)電機端部線棒的固有頻率和模態(tài)也就隨之改變，并有可能落入雙倍頻的范圍，從而導(dǎo)致發(fā)電機端部線棒發(fā)生共振，其更加重了松動和磨損的程度，因此定期檢查端部結(jié)構(gòu)和進行模態(tài)試驗是必要的。端部模態(tài)試驗案例142000年前后，華北Z電廠一臺300MW水氫氫型汽輪發(fā)電機在檢修中發(fā)現(xiàn)定子繞組端部嚴(yán)重松動（4根支架螺栓脫落、12根螺栓松動、6處線棒絕緣磨損，其中一處露銅）。修復(fù)前模態(tài)試驗，存在101Hz的七瓣振型（模態(tài)阻尼1.58%）和112Hz的八瓣振型(模態(tài)阻尼1.88%)，端部松動與共振可能有關(guān)系。檢修中修復(fù)了絕緣，重新緊固了端部，復(fù)測模態(tài)時發(fā)現(xiàn)從89.5Hz~137.9Hz之間無固有頻率，原有的固有頻率模態(tài)阻尼從不到2%升高到4.45%，達到比較理想的端部結(jié)構(gòu)狀態(tài)。說明發(fā)電機出廠時端部結(jié)構(gòu)應(yīng)該是合格的，運行幾年后逐漸發(fā)生松動，端部線棒的固有頻率和模態(tài)隨之改變，因為有了靠近雙倍頻的振型，更加重了松動和磨損的程度。這一例子說明，出廠時端部結(jié)構(gòu)測試合格的發(fā)電機，運行一段時間后可能會發(fā)生變化，定期檢查端部結(jié)構(gòu)和進行模態(tài)試驗是必要的。防止端部松動措施

--在線監(jiān)測端部振動15對端部振動特性存在先天缺陷的發(fā)電機，如存在100Hz左右的橢圓振型，建議加裝發(fā)電機定子繞組端部振動在線監(jiān)測裝置，以便實現(xiàn)早期的故障報警。目前，許多發(fā)電廠已在多臺發(fā)電機上安裝了定子繞組振動在線監(jiān)測裝置，例如，大唐陡河電廠、大唐托克托電廠、國華臺山電廠、粵電珠海電廠等等。這些進行在線監(jiān)測的發(fā)電機有的是因為確認(rèn)存在端部模態(tài)試驗不合格數(shù)據(jù)（接近100Hz的橢圓振型），有的是檢修處理了不止一次繞組端部結(jié)構(gòu)松動嚴(yán)重故障。在線監(jiān)測起到了良好的監(jiān)視運行效果。端部模態(tài)試驗標(biāo)準(zhǔn)介紹16發(fā)電機定子繞組端部振動特性相關(guān)的試驗標(biāo)準(zhǔn)有三個：《大型汽輪發(fā)電機定子端部繞組模態(tài)試驗分析和固有頻率測量方法及評定》（JB/T8990-1999）《大型汽輪發(fā)電機定子繞組端部振動特性的測量及評定》（DL/T735-2000）《透平型發(fā)電機定子繞組端部動態(tài)特性和振動試驗方法及評定》（GB/T20140-2006），規(guī)定了定子繞組端部振動幅值的限值標(biāo)準(zhǔn)。目前DL/T735正在修訂。標(biāo)準(zhǔn)為檢修現(xiàn)場的試驗方法指南，有較強的可操作性，是指導(dǎo)發(fā)電機檢修現(xiàn)場試驗的重要標(biāo)準(zhǔn)，同時也是GB/T20140的延伸和補充。10.2防止定子繞組絕緣損壞和相間短路17原文：發(fā)電機定子繞組絕緣損壞事故是造成發(fā)電機非計劃停運事故的主要原因之一，事故統(tǒng)計分析表明，絕緣類事故占發(fā)電機本體事故總數(shù)達50％以上。因為定子繞組相間電壓較高，一旦發(fā)生相間短路事故，其釋放的巨大能量足以燒毀局部線棒，使繞組修復(fù)難度大，修復(fù)成本很高，必須從可能發(fā)生該類事故的根本原因上采取相應(yīng)防范措施。定子繞組端部絕緣損壞案例一182010年前后，我國曾連續(xù)發(fā)生多達8臺次600MW級別的汽輪發(fā)電機相繼在新投產(chǎn)不久或168h試運期間，因定子引線燒斷造成發(fā)電機被迫停運檢修。故障現(xiàn)象非常相似，如發(fā)電機都是美國西屋技術(shù)制造、燒斷的引線都是W相W2弓形引線在12點鐘左右位置、熔斷的長度達數(shù)百毫米左右等等，甚至故障后的外觀也非常相似。多數(shù)發(fā)電機在引線燒斷以后因保護及時動作與系統(tǒng)解列停機，故障沒有進一步擴大。少數(shù)發(fā)電機在燒斷一個引線分支以后，仍帶的全部滿負(fù)荷加到另一個并聯(lián)支路上，造成該支路的線棒嚴(yán)重過負(fù)荷，持續(xù)超過幾分鐘以后，該部分定子繞組線棒絕緣就因嚴(yán)重過熱而損壞擊穿，為此更換數(shù)十根定子線棒。分析表明，位于12點位置的W2引線出現(xiàn)水流量嚴(yán)重不足形成氣堵是事故的直接原因。浙江W廠600MW發(fā)電機12點鐘～1點鐘之間弓形引線燒斷10.2子條文2

和10.2.2的子條文120條文10.2.2嚴(yán)格控制氫氣濕度條文按照《氫冷發(fā)電機氫氣濕度技術(shù)要求》（DL/T651-1998）的要求，嚴(yán)格控制氫冷發(fā)電機機內(nèi)氫氣濕度。在氫氣濕度超標(biāo)情況下，禁止發(fā)電機長時間運行。運行中應(yīng)確保氫氣干燥器始終處于良好工作狀態(tài)。氫氣干燥器的選型宜采用分子篩吸附式產(chǎn)品，并且應(yīng)具有發(fā)電機充氫停機時繼續(xù)除濕功能。氫氣濕度超標(biāo)損壞護環(huán)案例212000年3月，山西D電廠5號200MW水氫氫型汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子護環(huán)發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重裂紋，被迫更換兩只護環(huán)。金相檢查情況：轉(zhuǎn)子汽側(cè)護環(huán)外表面沿周向散布有7條軸向裂紋（有的肉眼已清晰可見），長度在13mm~28mm之間，深度在5mm~8mm之間，其內(nèi)表面沿周向散布有26條裂紋，長度在10mm~12mm之間，深度在3mm~5mm之間，同時發(fā)現(xiàn)護環(huán)外表面有裂紋處均對應(yīng)內(nèi)壁也有裂紋。勵側(cè)護環(huán)外表面完好，其內(nèi)表面有13條裂紋。發(fā)電機轉(zhuǎn)子護環(huán)產(chǎn)生裂紋的原因：發(fā)現(xiàn)護環(huán)裂紋半年前，氫氣干燥器（冷凍式）因故退出運行，造成機內(nèi)氫氣濕度嚴(yán)重超標(biāo)，運行中實測機內(nèi)露點溫度經(jīng)常在20℃以上，護環(huán)材料50Mn18Cr4WN，容易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋。該發(fā)電機密封油系統(tǒng)還存在漏油的問題，汽側(cè)漏油較為嚴(yán)重，使發(fā)電機轉(zhuǎn)子汽側(cè)護環(huán)應(yīng)力腐蝕裂紋比勵側(cè)護環(huán)嚴(yán)重。護環(huán)應(yīng)力腐蝕案例二22據(jù)有關(guān)統(tǒng)計資料，1987年以來，華北電網(wǎng)42臺發(fā)電機轉(zhuǎn)子護環(huán)進行了超聲波檢查和覆膜金相檢查，有應(yīng)力腐蝕的護環(huán)占25.7%，因應(yīng)力腐蝕裂紋而更換的護環(huán)占16.6%，護環(huán)應(yīng)力腐蝕問題曾嚴(yán)重威脅著發(fā)電機的安全運行。近幾年護環(huán)應(yīng)力腐蝕問題明顯下降，一是濕度控制好，二是護環(huán)材料升級。雙十八護環(huán)明顯提高抗應(yīng)力腐蝕能力。降低氫氣濕度的主要措施23嚴(yán)格執(zhí)行《氫冷發(fā)電機氫氣濕度技術(shù)要求》（DL/T651-1996）：運行中發(fā)電機內(nèi)的氫氣濕度在-25℃~0℃露點溫度當(dāng)發(fā)電機停機備用時，若發(fā)電機內(nèi)溫度低于10℃，則氫氣濕度不得高于露點溫度-5℃，以防止絕緣性能下降和護環(huán)應(yīng)力腐蝕。不低于-25℃的規(guī)定是為了防止因過于干燥使某些有機材料部件開裂。如果制造廠規(guī)定的濕度高于本標(biāo)準(zhǔn)，則應(yīng)按廠家標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行（如俄羅斯產(chǎn)發(fā)電機）?？刂茪錃鉂穸鹊钠渌胧?4防止向發(fā)電機內(nèi)漏油，是保障發(fā)電機內(nèi)部氫氣濕度不超標(biāo)的必要措施。保持發(fā)電機氫氣干燥器運行良好。經(jīng)驗證明，不論何種型式的干燥器，只要運行狀態(tài)良好，一般總是可以保持發(fā)電機內(nèi)的氫氣濕度低于露點溫度0℃。停機時干燥器一般不工作，可能造成發(fā)電機濕度超標(biāo)，特別是頻繁起停的調(diào)峰發(fā)電機存在停機備用時濕度可能升高，應(yīng)選購帶有自循環(huán)風(fēng)機的氫氣干燥器。吸附式干燥器具有故障率低、除濕效果好的優(yōu)點，宜優(yōu)先選用。為避免發(fā)電機護環(huán)應(yīng)力腐蝕，推薦發(fā)電機轉(zhuǎn)子護環(huán)采用抗應(yīng)力腐蝕的18Mn18Cr材料。發(fā)電機進油問題25國產(chǎn)發(fā)電機漏油現(xiàn)象比較普遍，主要是氫壓變動時，密封油系統(tǒng)的差壓閥和平衡閥跟蹤、調(diào)整不好。某些新技術(shù)的采用可以明顯改善漏油情況。標(biāo)準(zhǔn)《運行中氫冷發(fā)電機用密封油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（DL/T705-1999）規(guī)定：應(yīng)采用密封油凈化措施控制油中含水量在50mg/L以下，控制油質(zhì)可避免因發(fā)電機進油使氫氣濕度驟然升高。美國西屋公司的發(fā)電機密封油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是“無游離水”，在密封油的工作溫度范圍內(nèi)，我國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T705-1999比西屋公司的標(biāo)準(zhǔn)還要嚴(yán)格一些。10.2子條文326條文10.2.3水內(nèi)冷定子繞組內(nèi)冷水箱應(yīng)加裝氫氣含量檢測裝置，定期進行巡視檢查，做好記錄。在線監(jiān)測限值按照《隱極同步發(fā)電機技術(shù)要求》（GB/T7064-2008）設(shè)定（見10.5.2條）氫氣含量檢測裝置的探頭應(yīng)結(jié)合機組檢修進行定期校驗。具備條件的宜加裝定子繞組絕緣局部放電和絕緣局部過熱監(jiān)測裝置。解釋27監(jiān)視發(fā)電機定子內(nèi)冷水系統(tǒng)的漏氫情況可以有效地發(fā)現(xiàn)定子繞組存在的早期絕緣故障。由于氫氣對發(fā)電機普通引水管有微滲透作用，內(nèi)冷水箱中平時是應(yīng)當(dāng)含有微量氫的。當(dāng)內(nèi)冷水箱中含氫量突然增加或絕對氫氣含量過大時，其可能就意味存在著嚴(yán)重的事故隱患，這是由于運行中發(fā)電機氫壓高于水壓，當(dāng)定子內(nèi)冷水系統(tǒng)有滲漏缺陷時，定子內(nèi)冷水箱中將有較大量的氫氣逸出。內(nèi)冷水中的氫氣滲漏故障可能是由線棒絕緣磨損引起的，也有可能是水接頭密封失效、焊縫開焊、絕緣引水管損傷等原因造成的，這些缺陷都屬于嚴(yán)重故障隱患，都有可能引發(fā)相間或?qū)Φ囟搪肥鹿?。因此，?yīng)當(dāng)對水箱中含氫量進行在線監(jiān)測，以便及早發(fā)現(xiàn)和處理事故隱患。內(nèi)冷水箱發(fā)現(xiàn)漏氫故障案例28華北某發(fā)電廠1號發(fā)電機1998年9月運行中發(fā)現(xiàn)在水箱頂部安裝的俄羅斯產(chǎn)漏氫監(jiān)測裝置報警，指示已到滿量程（3.99％），停機檢查定子繞組端部絕緣發(fā)生嚴(yán)重松動、磨損故障，因銅內(nèi)冷水管壁磨穿、破裂，氫氣大量進入水系統(tǒng)，由于停機及時幸未發(fā)生端部短路事故，詳見條文10.1節(jié)的[案例一]。內(nèi)冷水水箱上面氫氣監(jiān)測或檢測的標(biāo)準(zhǔn)，詳見第10.5防止漏氫。防止相間短路事故措施一29實踐證明，性能可靠的發(fā)電機絕緣局部放電在線監(jiān)測裝置可以發(fā)現(xiàn)早期絕緣故障，經(jīng)過及時處理，可以有效地避免繞組相間或?qū)Φ赝蝗欢搪肥鹿实陌l(fā)生。局部放電裝置簡稱PDA或PDM，其技術(shù)已經(jīng)非常成熟，早已形成商品化市場。在工業(yè)發(fā)達國家，無論是水輪發(fā)電機還是汽輪發(fā)電機，該裝置的應(yīng)用都非常普遍，并且有很好的工業(yè)應(yīng)用業(yè)績。在線監(jiān)測和絕緣損壞案例30美國弗吉尼亞電力公司的BathCounty抽水蓄能電站，1985年投運的6臺389MVA水輪發(fā)電電動機，投運幾年后各臺發(fā)電電動機安裝的在線監(jiān)測的EMI（電磁干擾）、PDA（局部放電）相繼報警，經(jīng)絕緣耐電壓試驗和線棒絕緣解剖都證明，主絕緣已嚴(yán)重老化、分層以至脫殼，產(chǎn)生槽放電。由于及時發(fā)現(xiàn)主絕緣過早嚴(yán)重老化，該電站從1991年至1994年利用枯水季節(jié)逐臺更換了全部定子繞組。該電站的發(fā)電電動機因頻繁啟停，運行方式比較嚴(yán)酷，是過早產(chǎn)生絕緣老化的外因，內(nèi)因則是線棒絕緣本身存在先天質(zhì)量缺陷。此案例中，發(fā)電機局部放電在線監(jiān)測儀起到早期發(fā)現(xiàn)絕緣故障隱患的作用，避免了運行中突發(fā)絕緣損壞事故，實現(xiàn)了電機繞組絕緣有針對性的狀態(tài)檢修。絕緣損壞的“熱”因素31前述案例中發(fā)電機繞組絕緣過早老化的機理，是因為熱循環(huán)引起，當(dāng)負(fù)荷快速上升時，與電流呈平方關(guān)系的銅損（I2R）使銅線溫度很快升高，而絕緣溫度上升要慢得多，因此銅與絕緣間產(chǎn)生明顯溫差，同時銅線與熱固化絕緣的熱膨脹系數(shù)不同，銅比絕緣膨脹得更快，故而在沿線棒的全長度上存在銅線與絕緣間的剪應(yīng)力，當(dāng)絕緣系統(tǒng)承受不住該剪應(yīng)力時絕緣就會加重疲勞，或者與銅線脫開，或者主絕緣層間撕開?？焖贉p負(fù)荷時產(chǎn)生類似的剪應(yīng)力。絕緣分層的后果是在該部位可能產(chǎn)生局部放電，進而腐蝕主絕緣，并形成惡性循環(huán)，直至最后絕緣擊穿。發(fā)電機局部放電在線監(jiān)測儀32局部放電在線監(jiān)測儀屬于解讀型監(jiān)測儀器，其選型和如何解讀數(shù)據(jù)非常重要，一方面要考慮到該儀器及生產(chǎn)廠商在可靠性、實用性等方面的業(yè)績，另一方面還要強調(diào)該儀器在采集數(shù)據(jù)前后的處理功能，不只是儀器自身的分析處理功能，還應(yīng)包括廠家提供的及時、可靠、持久的技術(shù)服務(wù)支持。發(fā)電機絕緣過熱報警裝置33絕緣局部過熱報警裝置，簡稱GCM，在國際上已經(jīng)有大約50年的應(yīng)用歷史。它的工作原理是捕捉和分析發(fā)電機內(nèi)氫氣中的煙氣顆粒，實現(xiàn)發(fā)電機絕緣過熱故障的早期報警。該裝置因國產(chǎn)化比較早，在我國有廣泛的應(yīng)用，但因為與局部放電儀一樣屬于解讀型儀器，同樣應(yīng)注意選型和使用方面的問題。詳見10.6.1的解釋說明。條文10.2.4發(fā)電機起暈試驗34汽輪發(fā)電機新機出廠時應(yīng)進行定子繞組端部起暈試驗，起暈電壓滿足《隱極同步發(fā)電機技術(shù)要求》（GB/T7064-2008）。大修時應(yīng)按照《發(fā)電機定子繞組端部電暈與評定導(dǎo)則》（DL/T298-2011）進行電暈檢查試驗，并根據(jù)試驗結(jié)果指導(dǎo)防暈層檢修工作。現(xiàn)代大型發(fā)電機因電壓等級較高，如果定子線棒防暈層質(zhì)量有問題，可能因起暈電壓偏低引發(fā)定子繞組絕緣故障。起暈試驗的重點對象35空氣冷卻的汽輪發(fā)電機因起始放電電壓遠低于相同電壓等級的氫冷發(fā)電機（起始放電電壓與氣體壓力成正比），更易于產(chǎn)生端部防暈層損壞問題，特別是啟停機相對頻繁的燃氣輪發(fā)電機和抽水蓄能發(fā)電-電動機。隨著電網(wǎng)調(diào)峰需求的增加，我國目前這兩種發(fā)電機數(shù)量有明顯增多趨勢，其運行和檢修實踐已經(jīng)顯現(xiàn)了許多發(fā)電機存在繞組端部防暈層失效問題。百萬kW級別的發(fā)電機額定電壓24～27kV，面臨更加嚴(yán)酷的絕緣表面起暈放電問題。防暈層質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)36發(fā)電機定子繞組端部防暈層應(yīng)當(dāng)從發(fā)電機制造階段保證線棒防暈質(zhì)量相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（GB/T7064-2008）規(guī)定：“線棒應(yīng)在1.5倍額定線電壓下不起暈；整機在1.0倍額定線電壓下，定子繞組端部應(yīng)無明顯的暈帶和連續(xù)的金黃色亮點?！睘榉乐剐聶C出廠存在質(zhì)量問題，發(fā)電機的交接試驗要求進行防暈層質(zhì)量檢查，即整機電暈試驗。防暈層現(xiàn)場檢查試驗的標(biāo)準(zhǔn)37隨發(fā)電機運行時間的延長，其防暈層有可能性能下降以至損壞失效，現(xiàn)場檢修過程中就應(yīng)當(dāng)重視防暈層的檢驗和修復(fù)工作。DL/T298規(guī)定了用紫外成像儀檢查端部防暈層的試驗方法和判據(jù)，很適合設(shè)備交接試驗和現(xiàn)場檢修工作，檢修實踐也表明該儀器可以在修復(fù)防暈層故障的檢修過程中，很方便地檢驗修復(fù)效果，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的黑燈目測試驗法。防暈層質(zhì)量問題案例38我國沿海某發(fā)電廠一臺600MW汽輪發(fā)電機，2005年12月底投產(chǎn)，僅運行1265小時后，春節(jié)臨時檢修時發(fā)現(xiàn)定子繞組端部漸伸線上有兩處絕緣燒損故障，絕緣表面從外向內(nèi)出現(xiàn)炭化現(xiàn)象，故障最嚴(yán)重的部位主絕緣炭化深度已達3mm，為此被迫現(xiàn)場更換了兩根定子線棒。故障分析表明，發(fā)電機定子繞組端部起暈電壓偏低是該類故障的誘因之一，而發(fā)電機進油、氫氣濕度過大等運行環(huán)境問題是促成故障的外部因素。為此引發(fā)了全國20余臺同生產(chǎn)廠家、同型發(fā)電機的普查和現(xiàn)場檢修、處理工作。浙江N電廠#2發(fā)電機勵側(cè)端部的明顯放電燒傷處條文

關(guān)于內(nèi)冷水水質(zhì)控制40水內(nèi)冷發(fā)電機的內(nèi)冷水質(zhì)應(yīng)按照《大型發(fā)電機內(nèi)冷卻水質(zhì)及系統(tǒng)技術(shù)要求》（DL/T801-2010）進行優(yōu)化控制，長期不能達標(biāo)的發(fā)電機宜對水內(nèi)冷系統(tǒng)進行設(shè)備改造。定子內(nèi)冷水水質(zhì)控制要點41（1）水的酸堿度、含氧量等指標(biāo)對發(fā)電機的影響是緩慢的，檢測數(shù)據(jù)長期超標(biāo)會造成嚴(yán)重的事故隱患。（2）標(biāo)準(zhǔn)在不斷更新，應(yīng)了解和掌握最新的標(biāo)準(zhǔn)信息，不能把已過時的作廢標(biāo)準(zhǔn)作為水質(zhì)是否合格的依據(jù)。（3）水的同一個指標(biāo)由于歷史原因或側(cè)重點不同，可能存在著幾個不同的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)注意取用較新發(fā)布者。例如，現(xiàn)行有效的《發(fā)電機內(nèi)冷水處理導(dǎo)則》（DL/T1039-2007）規(guī)定內(nèi)冷水銅離子含量≤40μg/L，而稍晚些發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)GB/T7064-2008和DL/T801-2010都規(guī)定內(nèi)冷水銅離子含量≤20μg/L，三個標(biāo)準(zhǔn)都是有效標(biāo)準(zhǔn)，但DL/T1039-2007的規(guī)定過時。對pH值和相關(guān)參數(shù)的解釋42對發(fā)電機內(nèi)冷水的酸堿度（pH值）要求近幾年有較大的變化，如原國家電力公司1999年發(fā)布的《發(fā)電機運行規(guī)程》規(guī)定pH值變化范圍是7～8《大型發(fā)電機內(nèi)冷卻水質(zhì)及系統(tǒng)技術(shù)要求》（DL/T801-2010）規(guī)定是7.0～9.0、（7～8時應(yīng)控制溶氧量低于30ppb）、含銅量≤20μg/L。內(nèi)冷水pH值最佳范圍是8.0～9.0之間，此時不論水中溶氧量多少，都可以保證含銅量≤20μg/L。含銅量是一個隨腐蝕速率變動的監(jiān)測指標(biāo)，需要通過調(diào)整pH值、電導(dǎo)率等其它參數(shù)來控制含銅量不超標(biāo)。pH值小于8需要控制水中溶氧量43水對銅導(dǎo)線的腐蝕速率與溶氧量密切相關(guān)，應(yīng)對容氧量加以控制。普通密閉或開啟式內(nèi)冷水系統(tǒng)中的水中容氧量通常是在200ppb～300ppb之間，既非富氧也非貧氧，內(nèi)冷水處于7～8范圍的pH值情況下對銅就存在較高的腐蝕速率。當(dāng)水質(zhì)處于貧氧（<30ppb）或富氧（>1000ppb）范圍下pH值對腐蝕速率的影響明顯降低現(xiàn)有水系統(tǒng)如果能維持pH值7.0以上，但低于8.0，就需要控制溶氧量達標(biāo)。從簡化控制參數(shù)角度考慮，目前有技術(shù)成熟的內(nèi)冷水系統(tǒng)控制設(shè)備，可以保證水質(zhì)pH值控制范圍在8～9之間，這就不用再考慮測量容氧量。pH值與電導(dǎo)率44pH值與電導(dǎo)率存在互相制約的關(guān)系，為使pH值超過8，電導(dǎo)率很難低于1.0

S/cm，其較適宜的控制值是1.5

S/cm左右。GB/T7064和DL/T801規(guī)定了水質(zhì)電導(dǎo)率上限是2.0

S/cm，同時規(guī)定了下限是0.4

S/cm。電導(dǎo)率若低于0.4

S/cm時水的腐蝕速率呈指數(shù)快速增加。水質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)要點45國家標(biāo)準(zhǔn)《隱極同步發(fā)電機技術(shù)要求》（GB/T7064-2008）和電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《大型發(fā)電機內(nèi)冷卻水質(zhì)及系統(tǒng)技術(shù)要求》（DL/T801-2010）規(guī)定：pH值合格范圍規(guī)定為8～9電導(dǎo)率0.4

S/cm～2.0

S/cm含銅量低于20μg/L這是發(fā)電機定子內(nèi)冷水目前最新標(biāo)準(zhǔn)，也即新版25項反措的要求。現(xiàn)狀調(diào)查46有些發(fā)電機內(nèi)冷水水質(zhì)控制范圍達不到反措要求：目前pH值控制達不到8.0同時，不開展溶氧量檢測工作，即溶氧量既非貧氧也非富氧狀態(tài)，這樣的內(nèi)冷水就是不達標(biāo)的。如果現(xiàn)有水處理設(shè)備不能進一步提高pH值，就需要或者設(shè)法使溶氧量達標(biāo)，或者對內(nèi)冷水水質(zhì)處理系統(tǒng)進行設(shè)備改造。這些改造是有必要的和可行的。目前新一代內(nèi)冷水處理裝置已經(jīng)形成了的商品化產(chǎn)品，能很好解決pH值控制問題。運行中水質(zhì)監(jiān)督采樣點問題47DL/T801規(guī)定的具體標(biāo)準(zhǔn)判據(jù)是發(fā)電機運行中的水質(zhì)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該對發(fā)電機流出來的水進行化驗驗證。有些電廠從水系統(tǒng)進入發(fā)電機的位置取樣化驗水中含銅量，不能真實反映發(fā)電機運行中水系統(tǒng)的情況。正確的含銅量化驗取樣點的位置，在發(fā)電機內(nèi)冷水系統(tǒng)凈化裝置入口之前、發(fā)電機本體出水之后取樣。案例1481998年華能岳陽電廠發(fā)生1號365.5MW汽輪發(fā)電機定子線棒絕緣損壞重大事故。1998年6月17日21:16，1號汽輪發(fā)電機定子接地保護動作，機組跳閘停機。其事故原因是由于腐蝕產(chǎn)物將發(fā)電機定子2號槽上層線棒和53號槽下層線棒（同一冷卻水路）的端部水路的流通截面嚴(yán)重堵塞，致使線棒絕緣損壞，在53號槽下層線棒直線端部處將絕緣擊穿，造成接地故障。造成水路堵塞的主要原因是由于定子水內(nèi)冷系統(tǒng)及補水系統(tǒng)密封裝置不完善，水質(zhì)受空氣中二氧化碳污染，導(dǎo)致pH值降到6.0~6.3，使空芯銅導(dǎo)線產(chǎn)生腐蝕，含銅量經(jīng)常在300μg/L～500μg/L，最高時達到2700μg/L。由于水質(zhì)長期不合格，腐蝕產(chǎn)物銅氧化物濃度過高，在一定條件下，便會從水中析出，沉積在線棒的通流截面上，造成定子線棒的水路堵塞。案例249河北某廠600MW汽輪發(fā)電機，2004年9月完成168試運，11月開始個別同層出水溫度差達13℃，臨修、小修反沖洗無效，個別線棒流量差仍超過10%。為此，2006年2月大修更換了5根下層線棒和所有上層線棒才使問題得到解決。原因是運行水質(zhì)不好和制造廠殘水引起的腐蝕，產(chǎn)生的絮狀銅氧化物堵塞了個別水路。600MW汽輪發(fā)電機水系統(tǒng)故障實例定州電廠1＃和2＃發(fā)電機均發(fā)生過故障。50案例3512006年底投運的山東某發(fā)電廠一臺1000MW汽輪發(fā)電機，2007年8月對比內(nèi)冷水參數(shù)歷史數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)內(nèi)冷水從2006年11月27日投產(chǎn)時的水壓374kPa時水流量128t/h，到2007年8月26日壓力485kPa而水流量僅119.2t/h，即壓力增加約30％，水流量反而降低7％，分析認(rèn)為線棒可能存在局部堵塞現(xiàn)象，隨后進行的內(nèi)冷水反沖洗沖出一些黑色粉末，經(jīng)進一步的解剖檢查，將部分絕緣引水管拆下，用內(nèi)窺鏡由定子線棒鼻端水電連接頭處對空心導(dǎo)線進行檢查。檢查發(fā)現(xiàn)：已拆開的4根線棒汽側(cè)（出水端）堵塞嚴(yán)重，部分空心導(dǎo)線接近堵死；勵側(cè)（進水端）檢查未發(fā)現(xiàn)明顯異常。線棒空心導(dǎo)線的堵塞物經(jīng)化驗是水對銅腐蝕形成的結(jié)垢物氧化亞銅（CuO）?？招膶?dǎo)線堵塞情況將部分絕緣引水管拆下，用內(nèi)窺鏡由定子線棒鼻端水電連接頭處對空心導(dǎo)線進行檢查。檢查發(fā)現(xiàn)：已拆開的4根線棒汽側(cè)（出水端）堵塞嚴(yán)重，部分空心導(dǎo)線接近堵死；勵側(cè)（進水端）檢查未發(fā)現(xiàn)明顯異常。52汽側(cè)（出水端）線棒空心導(dǎo)線照片5252條文

運行中溫度監(jiān)測53按照《汽輪發(fā)電機運行導(dǎo)則》(DL/T1164-2012)要求，加強監(jiān)視發(fā)電機各部位溫度，當(dāng)發(fā)電機(繞組、鐵心、冷卻介質(zhì))的溫度、溫升、溫差與正常值有較大的偏差時，應(yīng)立即分析、查找原因。溫度監(jiān)測的規(guī)定54對于水氫冷定子線棒層間測溫元件的溫差達8℃或定子線棒引水管同層出水溫差達8℃報警時，應(yīng)檢查定子三相電流是否平衡，定子繞組水路流量與壓力是否異常，如果發(fā)電機的過熱是由于內(nèi)冷水中斷或內(nèi)冷水量減少引起，則應(yīng)立即恢復(fù)供水。當(dāng)定子線棒溫差達14℃或定子引水管出水溫差達12℃，或任一定子槽內(nèi)層間測溫元件溫度超過90℃或出水溫度超過85℃時，應(yīng)立即降低負(fù)荷，在確認(rèn)測溫元件無誤后，為避免發(fā)生重大事故，應(yīng)立即停機，進行反沖洗及有關(guān)檢查處理。解釋55加強對定子線棒層間各測點及引水管出水間的溫差監(jiān)視，可以及時發(fā)現(xiàn)內(nèi)冷回路堵塞的線棒，根據(jù)溫差的大小，采取降低負(fù)荷或立即停機處理等措施，以避免事故的發(fā)生。運行人員可以通過降低發(fā)電機負(fù)荷來確認(rèn)測溫元件是否正常。由于發(fā)電機定子的發(fā)熱量與電流的平方成正比，因此，當(dāng)降低發(fā)電機負(fù)荷時，測溫元件的溫度應(yīng)有較大幅度的變化。否則，說明測溫元件有問題。案例56河北國華定州電廠一臺600MW汽輪發(fā)電機組，2004年2月新機168h試運期間，各線棒測點溫差達到16℃，仍然帶滿負(fù)荷繼續(xù)運行，造成定子接地保護動作停機，經(jīng)查發(fā)電機＃13槽汽端上層出水盒有3/4被餐巾紙堵塞，導(dǎo)致＃13、＃14上層線棒R處過熱產(chǎn)生裂紋擊穿。事故處理是更換了故障線棒。條文10.4防止轉(zhuǎn)子匝間短路57條文10.4.1頻繁調(diào)峰運行或運行時間達到20年的發(fā)電機，或者運行中出現(xiàn)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路跡象的發(fā)電機（如振動增加或與歷史比較同等勵磁電流時對應(yīng)的有功和無功功率下降明顯），或者在常規(guī)檢修試驗（如交流阻抗或分包壓降測量試驗）中認(rèn)為可能有匝間短路的發(fā)電機，應(yīng)在檢修時通過探測線圈波形法或RSO脈沖測試法等試驗方法進行動態(tài)及靜態(tài)匝間短路檢查試驗，確認(rèn)匝間短路的嚴(yán)重情況，以此制訂安全運行條件及檢修消缺計劃，有條件的可加裝轉(zhuǎn)子繞組動態(tài)匝間短路在線監(jiān)測裝置。解釋58轉(zhuǎn)子匝間短路故障是汽輪發(fā)電機常見故障，較輕微的故障可能僅是導(dǎo)致局部過熱和振動增大，嚴(yán)重的故障可以發(fā)展為轉(zhuǎn)子接地和大軸磁化，嚴(yán)重威脅發(fā)電機安全運行。我國200MW汽輪發(fā)電機曾經(jīng)頻發(fā)轉(zhuǎn)子繞組接地故障，大多是在機組投產(chǎn)運行兩年以內(nèi)即發(fā)生事故，主要原因是匝間絕緣制造工藝粗糙，出廠時即存在匝間短路以及絕緣電阻低等隱患。近些年制造的300MW及以上容量的發(fā)電機設(shè)計和制造質(zhì)量都有明顯改善，但還不能杜絕因質(zhì)量問題引起的發(fā)電機故障。解釋59防止轉(zhuǎn)子匝間短路故障主要措施：改善轉(zhuǎn)子匝間絕緣的制造工藝，提高轉(zhuǎn)子絕緣的質(zhì)量。應(yīng)加強轉(zhuǎn)子在制造、運輸、安裝及檢修過程中的管理，防止異物進入發(fā)電機。因為轉(zhuǎn)子匝間絕緣比較薄弱，必須防止焊渣或金屬屑等微小異物進入轉(zhuǎn)子通風(fēng)道內(nèi)，造成轉(zhuǎn)子匝間短路。改進密封油系統(tǒng)，確保密封油系統(tǒng)平衡閥、壓差閥動作靈活、可靠，盡可能減少向發(fā)電機內(nèi)進油。發(fā)電機內(nèi)油污染是轉(zhuǎn)子發(fā)生匝間短路的原因之一。發(fā)電機進油屬于常見缺陷，主要原因是設(shè)備的制造質(zhì)量不良，差壓閥、靈敏度和可靠性難以滿足要求。氫氣壓力波動時，油壓跟蹤不好，不能維持氫油壓差，導(dǎo)致氫氣泄露或向發(fā)電機內(nèi)進油。故機組運行中的對策是盡量保持氫氣壓力的穩(wěn)定，避免發(fā)電機在低氫壓下運行。解釋60近年來隨著我國電網(wǎng)峰谷差的日益增大，機組承擔(dān)調(diào)峰任務(wù)多，使我國發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障呈上升趨勢。主要原因：發(fā)電機頻繁起停調(diào)峰，使轉(zhuǎn)子繞組在熱循環(huán)應(yīng)力作用下產(chǎn)生繞組變形，由此可能引起匝間短路故障。頻繁啟停的發(fā)電機更容易發(fā)生發(fā)電機內(nèi)進油故障。兩班制運行的發(fā)電機長期低速盤車還存在著轉(zhuǎn)子匝線微小相對運動而產(chǎn)生的“銅粉塵”問題。調(diào)峰運行的發(fā)電機應(yīng)當(dāng)對調(diào)峰能力和運行要求有相應(yīng)的規(guī)定，以防止轉(zhuǎn)子匝間短路故障的發(fā)生。案例1993年4月華北電網(wǎng)某廠1號300MW（水氫氫）汽輪發(fā)電機在運行中發(fā)生轉(zhuǎn)子繞組匝間短路接地故障。事故后拔下護環(huán)檢查，發(fā)現(xiàn)汽側(cè)護環(huán)下S極第7和第8號線包端頭拐角處有短路放電熔跡，附近的絕緣隔板表層炭化，護環(huán)內(nèi)壁上有一塊黑色金屬物的滴熔區(qū)已造成護環(huán)損傷；密封環(huán)下密封瓦及轉(zhuǎn)子軸頸因軸電流大面積燒傷；轉(zhuǎn)子大軸磁化。事故搶修時間持續(xù)一個多月，修復(fù)轉(zhuǎn)子繞組端部、大軸退磁、更換了一只護環(huán)。61對轉(zhuǎn)子磁化故障的處理62條文10.4.2經(jīng)確認(rèn)存在較嚴(yán)重轉(zhuǎn)子繞組匝間短路的發(fā)電機應(yīng)盡快消缺，防止轉(zhuǎn)子、軸瓦等部件磁化。發(fā)電機轉(zhuǎn)子、軸承、軸瓦發(fā)生磁化（參考值：軸瓦、軸頸>10×10-4T，其他部件>50×10-4T）應(yīng)進行退磁處理。退磁后要求剩磁參考值為：軸瓦、軸頸不大于2×10-4T，其他部件小于10×10-4T。條文10.5防止漏氫63條文10.5.1發(fā)電機出線箱與封閉母線連接處應(yīng)裝設(shè)隔氫裝置，并在出線箱頂部適當(dāng)位置設(shè)排氣孔。同時應(yīng)加裝漏氫監(jiān)測報警裝置，當(dāng)氫氣含量達到或超過1%時，應(yīng)停機查漏消缺。條文10.5.2嚴(yán)密監(jiān)測氫冷發(fā)電機油系統(tǒng)、主油箱內(nèi)的氫氣體積含量，確保避開含量在4％～75％的可能爆炸范圍。內(nèi)冷水箱中含氫（體積含量）超過2%應(yīng)加強對發(fā)電機的監(jiān)視，超過10%應(yīng)立即停機消缺。內(nèi)冷水系統(tǒng)中漏氫量達到0.3m3/d時應(yīng)在計劃停機時安排消缺，漏氫量大于5m3/d時應(yīng)立即停機處理。解釋64氫氣易燃、易爆，為防止氫氣泄漏將發(fā)生爆炸并導(dǎo)致設(shè)備損壞，防止氫氣泄漏的重點措施如下：一要求保證氫冷系統(tǒng)嚴(yán)密。氫冷發(fā)電機檢修后必須進行氣密試驗，試驗不合格不允許投入運行。二要求密封油系統(tǒng)平衡閥、壓差閥必須動作靈活、可靠，以確保在機組運行中氫油的壓差在規(guī)定的范圍內(nèi)，發(fā)電機不向外漏氫。三在發(fā)電機出線箱與封閉母線連接處應(yīng)裝設(shè)隔氫裝置，以防止氫氣漏入封閉母線。并在封閉母線上加裝可靠的漏氫探測裝置，以便及早發(fā)現(xiàn)漏氫。根據(jù)《隱極同步發(fā)電機技術(shù)要求》（GB/T7064-2008）中規(guī)定，封閉母線外套內(nèi)的氫氣含量超過1％時應(yīng)停機處理。解釋（定子內(nèi)冷水漏氫）65本條內(nèi)冷水系統(tǒng)監(jiān)視漏氫量的判據(jù)依據(jù)《隱極同步發(fā)電機技術(shù)要求》（GB/T7064-2008）的規(guī)定，應(yīng)注意現(xiàn)在的規(guī)定比過去反措的規(guī)定更嚴(yán)格了，原1999年發(fā)布的《25項反措》規(guī)定，水箱上面氫氣含量3％報警，20％停機，現(xiàn)在國家標(biāo)準(zhǔn)是2％報警，10％停機。原較寬松的標(biāo)準(zhǔn)限值可能會貽誤發(fā)電機隱患處理而釀成重大發(fā)電機停機事故。發(fā)電機內(nèi)冷水系統(tǒng)滲漏故障涉及繞組絕緣的運行安全，不論是繞組絕緣磨損、焊縫開焊、引水管破裂等造成滲漏的故障隱患，都可能迅速發(fā)展為嚴(yán)重的定子繞組短路事故，對此必須從防止發(fā)電機定子繞組短路故障的高度去給予足夠的重視。三個案例66[案例一]1993年9月，東北某發(fā)電廠發(fā)生5號200MW汽輪發(fā)電機組漏氫著火事故。其事故原因是，在機組大修時，錯誤地將密封油冷油器濾網(wǎng)端蓋的石棉墊更換為膠皮墊，機組投入運行后，膠皮墊在壓力、溫度和腐蝕介質(zhì)的作用下?lián)p壞，致使密封油系統(tǒng)發(fā)生泄漏，密封油壓下降，雖然直流油泵聯(lián)啟也不能滿足發(fā)電機氫壓的要求，導(dǎo)致氫氣從發(fā)電機端蓋外漏，被勵磁機自冷風(fēng)扇吸進滑環(huán)處，引起氫氣著火。[案例二]陡河發(fā)電廠曾發(fā)生過因氫氣進入發(fā)電機封閉母線引起爆炸的意外事故。[案例三]2000年以后陸續(xù)有多臺300MW及以上大型氫冷發(fā)電機在運行中或檢修中發(fā)生氫氣爆炸事故，有的還發(fā)生了人身傷亡事故。條文10.6防止發(fā)電機局部過熱67條文10.6.1發(fā)電機絕緣過熱監(jiān)測器發(fā)生報警時，運行人員應(yīng)及時記錄并上報發(fā)電機運行工況及電氣和非電量運行參數(shù)，不得盲目將報警信號復(fù)位或隨意降低監(jiān)測儀檢測靈敏度。經(jīng)檢查確認(rèn)非監(jiān)測儀器誤報，應(yīng)立即取樣進行色譜分析，必要時停機進行消缺處理。解釋（發(fā)電機絕緣過熱報警儀）68發(fā)電機絕緣過熱報警裝置是可以發(fā)現(xiàn)絕緣過熱早期故障隱患的專用儀器，國外簡稱為GCM（GeneratorConditionMonitor）。該儀器有兩根管道與發(fā)電機大軸上的風(fēng)扇兩側(cè)相連，利用風(fēng)扇前后的正負(fù)氣壓差，在發(fā)電機運行時，源源不斷地取出少量冷卻氣體流過該儀器檢測后送回發(fā)電機。當(dāng)發(fā)電機由于某種原因發(fā)生絕緣局部過熱時，絕緣體將分解散發(fā)出特有的煙氣物質(zhì)，該報警裝置捕捉到煙氣微粒就會立即報警，然后通過自動或人工取樣對機內(nèi)冷卻氣體進行色譜分析，就可以判斷過熱部位的材質(zhì)和過熱程度，隨即對發(fā)電機采取相應(yīng)措施，就可以達到防止重大絕緣事故的目的。絕緣過熱報警儀原理69世界首臺GCM產(chǎn)生于二十世紀(jì)60年代，最初研發(fā)的目的是探測大型氫冷汽輪發(fā)電機定子鐵心片間絕緣過熱，因此曾稱為發(fā)電機鐵心故障監(jiān)測儀。當(dāng)發(fā)電機內(nèi)部發(fā)生過熱時，任何受到影響的有機物（如環(huán)氧絕緣）都會因熱分解而產(chǎn)生大量的凝結(jié)核微粒（直徑0.001μm～0.1μm），即煙氣。GCM的工作目的是捕捉這些微粒。發(fā)電機運行中GCM捕捉到這種煙氣微粒時，就表明發(fā)電機內(nèi)部的有機物材料存在過熱情況，不論這種過熱是發(fā)生在轉(zhuǎn)子繞組、定子繞組、還是定子鐵心上，均會產(chǎn)生儀器報警。GCM應(yīng)用的限值因素70大多數(shù)絕緣只在溫度相當(dāng)高時才會產(chǎn)生煙氣微粒。定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組中的主絕緣若處在如此高的溫度下，很可能在幾分鐘或幾小時內(nèi)就繼發(fā)了接地或相間短路故障，而定子鐵心卻相反，片間絕緣出現(xiàn)局部過熱后，并不意味著電機將很快出現(xiàn)停運故障，甚至幾年內(nèi)都不會擴大為停機事故，因此可以說，通常少數(shù)幾片疊片的鐵心短路對電機的威脅并不嚴(yán)重。由于上述原因，歷史上GCM一般不能為定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組的絕緣過熱問題發(fā)出很及時的報警，僅適用于定子鐵心絕緣過熱故障的早期報警。發(fā)電機絕緣過熱報警裝置說明71該裝置屬于解讀型在線監(jiān)測儀，設(shè)備的運行和維護非常重要，而最重要的是報警以后的處理，需要把報警以后的氣體樣品送到儀器生產(chǎn)廠家的實驗室，由專家對采樣氣體通過專用儀器去分析和解讀，而這種專門的數(shù)據(jù)分析是建立在具體發(fā)電機某型材料基礎(chǔ)上的，所以針對性很強。氣流量、氣壓、溫度的改變都會影響到探測的電流變化，因此必須保持這些參數(shù)的穩(wěn)定。GCM不同于發(fā)電機溫度監(jiān)測系統(tǒng)，不是靠溫度傳感器感知安裝位置的溫度，而是探查發(fā)電機內(nèi)部任何有機材料發(fā)生熱灼傷情況，因而不能立即指示具體的灼傷部位和過熱溫度。第二代產(chǎn)品GCMPlus的先進的輔助診斷手段：在絕緣的特定部位預(yù)先涂施在某特定溫度下釋放煙氣微粒的標(biāo)識化合物，具有全面監(jiān)視發(fā)電機內(nèi)部的絕緣系統(tǒng)功能。GCMPlus詳解（標(biāo)識化合物）72標(biāo)識化合物是GCM上使用的輔助材料，可涂在氫冷或全密封的空冷電機中任何需要的部位表面。同一臺電機中可使用幾種不同種類的標(biāo)識化合物。標(biāo)識化合物由微球形膠囊封裹的氯化物組成的，當(dāng)微球膠囊達到了特定溫度，它就會破裂，釋放出這種化學(xué)物質(zhì)。當(dāng)被涂表面發(fā)熱到一定的溫度時，具有某種特定化學(xué)特性的微粒就會被釋放到冷卻氣體中，因與煙氣有相同的物理特征，也會引發(fā)GCM的報警。GCM捕獲到微粒以后，使用氣相色譜儀等進行化學(xué)分析，可識別出標(biāo)識化合物中的化學(xué)成分，表明涂有此標(biāo)識物質(zhì)的表面達到了該化學(xué)物質(zhì)揮發(fā)的溫度，也即知道所測繞組的溫度，還可以知道具體過熱點的位置。GCM裝置的非通用性問題73雖然這種測量溫度的方法有效，但需要有GCM，同時標(biāo)識化學(xué)物通常還需要儀器供應(yīng)商進行分析，所以其報警以后的后續(xù)處理就極具專有性，通常需要GCM的原始供應(yīng)商以售后服務(wù)形式提供分析處理。沒有標(biāo)識化合物的普通絕緣過熱煙氣的化學(xué)色譜分析，也受到不同型號儀器的特殊性限制，例如采用的儀器放射源不同，目前主要分釷（Thorium）Th232或是镅（Americium）Am241，非設(shè)備原始供應(yīng)商往往不可能提供有效的報警煙氣成分分析。分析方法的非通用性在一定程度上限制了該儀器的應(yīng)用。標(biāo)識化合物的使用壽命問題74許多標(biāo)識化合物都有一定的壽命，其化學(xué)成分最終會從微球膠囊中滲透出來，如果在涂刷標(biāo)識化合物許多年以后才出現(xiàn)絕緣過熱超溫事件，有可能剩余的標(biāo)識化合物已不足以觸發(fā)報警，或不足以進行分析。標(biāo)識化合物能使用多久取決于所涂刷表面的溫度，如果表面溫度持續(xù)接近“觸發(fā)”溫度，那么壽命就會縮短。標(biāo)識化合物應(yīng)該每5年更新一次?？赡苓€需要抽出轉(zhuǎn)子才有機會更新這些標(biāo)識化合物。GCM在空氣冷卻發(fā)電機上的應(yīng)用75近幾年GCM開始在空氣冷卻發(fā)電機上普遍應(yīng)用。大型空氣冷卻的汽輪發(fā)電機和單機容量超過700MW的大型水輪發(fā)電機的出現(xiàn)，推動了GCM用于空氣冷卻電機的工程應(yīng)用。裝置的基本理念與氫氣冷卻的發(fā)電機相同，只是將其安裝在全封閉式風(fēng)扇冷卻電機的空氣冷卻系統(tǒng)中。這種GCM不使用離子室，因為其靈敏度不夠高，而是采用一種叫做“煙氣室”的探測方法。正確理解GCM的報警76GCM典型的輸出是給運行人員發(fā)出報警，但目前存在多種對GCM讀數(shù)的錯誤理解。一般GCM在電流下降為正常值的大約40%以下時發(fā)出報警。如果報警是由于定子鐵心故障而發(fā)出的，通常會在幾個小時后自動消失。許多運行人員認(rèn)為這是“誤報警”，是GCM工作狀態(tài)異常。事實上是GCM已經(jīng)探測到了絕緣過熱。運行人員的錯誤在于不了解GCM的報警本質(zhì)上會自行消失。GCM發(fā)出報警一般不意味著發(fā)電機近期就會發(fā)生停機故障。類似的“誤報警”，有時也會在電機內(nèi)部表面很熱，而又有油滴到該表面時發(fā)生。這種油滴呈霧狀，大量的小油滴可能觸發(fā)GCM的報警。這種報警不表明電機馬上就會發(fā)生故障，但表明電機內(nèi)部表面確實有過熱情況。運行人員應(yīng)僅關(guān)注嚴(yán)重報警77電廠運行人員僅僅應(yīng)當(dāng)關(guān)心GCM發(fā)出持續(xù)的、電流明顯大幅下降時（比如低于20%）的報警，因為此時表明，已經(jīng)有相當(dāng)大體積的一處絕緣開始冒煙了。對于GCM發(fā)出的一般性其它報警，應(yīng)由設(shè)備維護人員采集并進行分析，包括送交專業(yè)實驗室的數(shù)據(jù)分析。GCM對鐵心故障報警的有效性78GCM對于發(fā)現(xiàn)定子鐵心的過熱故障是非常有效的。定子鐵心疊片絕緣劣化故障的發(fā)展機理：在片間絕緣失效短路的局部疊片之間將會有循環(huán)電流流動，電流的發(fā)熱到足以燒灼此處的絕緣，這時就會觸發(fā)GCM報警。幾小時后，受影響部位的絕緣會被完全燒光，則GCM又會返回到正常的讀數(shù)。其它區(qū)域的鐵心絕緣的劣化并再次發(fā)生絕緣燒灼，結(jié)果就是GCM的報警活動頻頻爆發(fā)，持續(xù)數(shù)天、數(shù)月，甚至數(shù)年。最終足夠多的片間絕緣被破壞掉，將會因局部鐵心溫度過高而引發(fā)停機故障。因此若在相當(dāng)長的時間內(nèi)GCM頻頻發(fā)出報警，就是表明鐵心絕緣有灼傷現(xiàn)象。GCM報警后數(shù)據(jù)的處理問題79如果已經(jīng)安裝了標(biāo)識化合物，則一旦GCM發(fā)出報警，就應(yīng)進行專門采樣分析。如前所述，化學(xué)成分分析以及涂刷的標(biāo)識化合物具體位置，可指示出現(xiàn)過熱的位置和溫度。目前我國各發(fā)電廠多數(shù)安裝的是國產(chǎn)儀器，即不帶有標(biāo)識化合物輔助功能。使用中遇到一些問題，主要是儀器進油以后的停運、誤報警等等。但運行實踐表明，只要按照廠家規(guī)定，維護好儀器，保證儀器的正常運行是沒問題的。