西柏坡发电厂1发电机自1998年5月以来,7瓦(励磁机汽侧)一直振动较大,其振动值大都在0. 2 mm以上,而振动原因一直不太清楚。后来在运行中发现,当发电机无功超过50 M VA以上时,大约10 min左右,7瓦振动逐渐增大,而且随有功负荷的变化而变化,某日测试值: 21: 15: 00发电机有功为220 MW时,无功由30 M VA升至130 M VA,发电机转子电流由1 800 A升至2 150 A,励磁机电流由13 5A升至17 5A,励磁电压为17 V.
7瓦振动测试值: 21: 24: 00轴振由0. 227 mm升至0. 252 mm,瓦振垂直值由0. 039 mm升至0. 041 mm ,水平值为0. 029 mm; 21 : 30: 0 0轴振又升至0 . 26 3 mm ,瓦振垂直值为0 . 0 4 mm ,水平值为0. 028 mm.21: 44: 00发电机无功由130 MVA升至137 MVA,有功从220 MW降至190 M W,7瓦轴振为0. 259 mm,瓦振垂直为0. 04 mm,水平为0. 027 mm.
2原因分析及其危害2. 1原因分析机组停运时,又做了励磁机转子绕组不同转速下的交流阻抗试验。
抽出励磁机转子后做膛外不同电压下的交流阻抗试验。
数据与以往膛外试验数据基本相近,通过以上所有试验数据可看出,励磁机转子线圈在转子转速为零时,试验数据中阻抗值与以往试验数据基本一致,说明转子在转速为零下不存在转子线圈匝间短路,但在超过500 r/ min后,转子线圈阻抗值随转速的升高不是均匀下降,阻抗曲线有打折现象,明显存在着不稳定的匝间短路。
2. 2匝间短路的危害当转子绕组发生匝间短路时,严重者将使转子电流增大、绕组温度增高,以至限制电机的无功功率;有时还会引起机组的振动值增加,甚至被迫停机。因此,当发生上述现象时,必须通过试验找出匝间短路点,并予以消除,使发电机组恢复正常运行。
3对策及其效果3. 1故障点的查找及其原因励磁机参数:型号: JL- 1434- 4额定容量: 1 434 kVA额定电压: 360 V(AC)额定电流: 2 300 A( AC)额定频率: 100 Hz生产厂家:哈尔滨电机厂生产日期: 1992年6月投运日期: 1993年12月转子绕组结构: 4极, 24槽;每极6个槽, 3个线圈;线圈为软扁铜线绕制。
由于是不稳定的动态短路,机组停运后现场又无法对转子做不同转速下的交流阻抗试验,所以决定将转子返厂处理。
在哈尔滨电机厂,采用哈尔滨大电机研究所研
制的HD807型汽轮发电机转子绕组匝间短路测试仪进行了测试。该仪器基于探测线圈法的测定原理,采用先进的微电子技术及微处理器技术,并应用现代软件技术,结合专家、测试人员多年来积累的判定转子绕组匝间短路的经验,参照隐极式同步发电机转子匝间短路测量方法,实现了汽轮发电机转子绕组匝间短路的智能化测定,从而能够快速地对稳定或动态短路的绕组所在的短路槽做出准确的定位。
通过不同转速下的测试,当转子超过500 r/ min时,该仪器则显示出励磁机转子绕组1极的3个线圈、2极的2线圈和3极的3线圈都存在不同程度的匝间短路现象,同时又测了转子正负极对地电压,结果分别是109 V和111 V,又一次证明转子绕组确实存在着动态匝间短路。对转子进行解体,拔出护环后发现端部线圈上存有许多尘土和碳粉,特别是汽侧最严重。拆出上述5个有匝间短路的线圈,发现线圈多处绝缘已露出扁铜线。
由励磁机转子线圈结构可以得知,线圈匝间短路的主要原因是线圈匝间绝缘太薄以及包扎工艺较差。线圈匝间绝缘只用一层聚酰亚胺薄膜带缠绕,由于未采用迭绕的方法,手工缠绕绝缘带又不太紧密,致使在绝缘带的各边沿之间形成许多缝隙,运行中就会从两端端盖风挡的间隙中吸入了许多非常细的尘土;汽侧由于紧靠励磁机碳刷,碳粉会从中心环的通风孔中进到线圈上。一旦尘土和碳粉进到露铜之处并达到一定量时,在运行中强大离心力的作用下,将使线圈形成匝间短路,甚至与铝槽楔形成接地。
3. 2处理方法及其效果针对以上分析,将拆出的5个线圈绝缘全部拆掉并彻底清理,扁铜线经过无氧处理,重新包扎了新绝缘。鉴于上述故障产生的原因,建议厂家采用了半迭绕的方法用聚酰亚胺薄膜带进行缠绕,既加厚了绝缘,保证了线圈绝缘的强度,又可防止单层绝缘缠绕容易露出铜线的缺陷。然后经过加热、整形、回装护环等工序,重做了转子绕组匝间短路试验,匝间短路全部消除,波形非常好。不同转速下的交流阻抗值与正常基本吻合。
励磁机转子返厂回装后,整台机组启动时,测试7瓦振动值全部合格,最大振动值为0. 10 mm,说明处理效果非常明显,从而确保了机组的安全运行。
4建议a.鉴于上述故障产生的原因,建议厂家应改进主励磁机转子线圈绝缘的结构,即采用半迭绕的方法用聚酰亚胺薄膜带进行缠绕,既加厚了绝缘,保证了线圈绝缘的强度,又可防止因单层缠绕容易露出铜线的缺陷。
b.在今后机组大修时,一定要注意检查主励磁机转子本体通风道内的积尘问题,将碳粉及灰尘彻底清理干净,这样,既可保证通风的畅通及其冷却效果,又可防止转子线圈匝间短路的产生。