发电机定子线棒堵塞故障处理

发电机定子线棒堵塞故障处理

刘希志许皓程张春宇

（辽宁红沿河核电有限公司）

摘要：某电站发电机定子线棒第16槽下层线棒出水温度骤升，汽轮发电机组紧急打闸停机，停机后对16槽下层线棒进、出口绝缘引水管内窥检查，发现出口绝缘引水管内存在异物，对该定子线棒进行气、水两相冲洗，取出异物，冷却水流量试验、内冷水水质检测合格后，发电机重新并网运行。

关键词：线棒；绝缘引水管；异物；堵塞

0引言

2016年12月16日，某电站发电机定子16槽下层线棒出水温度骤升，主控操作员按照预案打闸停机。针对这一事件，通过梳理事件时序，设备运行检修信息，分析故障原因，评估故障影响。

1故障发生过程

该电站发电机定子16槽下层线棒出水温度骤升发生过程可分成4个阶段，具体如下：

1.1第一阶段

2013年6月-2015年3月，机组投运满载运行至机组第二次大修的两个运行循环，机组运行状态一直是稳定的。经监测，投运伊始，第16槽下层线棒出水温度比下层线棒出水平均温度高约2℃（同时还有几根线棒的出水温度也略高），由于厂家技术规范中规定，允许各线棒通水流量偏差±20%，故误认为是线棒制造时的股线“罗贝尔”换位等因素引起，没有怀疑到不锈钢空心股线及绝缘引水管出口可能存在异物堵塞。机组首次满功率至首次大修期间，第16槽下层线棒出水温度（红线）与下层线棒出水平均温度（黄线）的温差曲线如图1所示，此时温差为2.3℃，且趋势稳定。

1.3第三阶段

2016年12月7日至12月16日，第四个运行循环中机组恢复满功率运行，16槽下层线棒出水温度升至75℃。2016年12月7日，机组在860MW运行六天后开始升功率，随着机组功率的提升，16槽下层线棒出水温度与下层线棒出水平均温度的温差同步上升；当机组负荷到满功率时，16槽下层线棒出水温度为72.02℃，下层线棒出水平均温度为61.04℃，其温差为11℃（执行预案进行相关检查），经调整冷却水进口温度（下降1℃）后，16槽下层线棒出水温度与下层线棒出水平均温度随之下降但其温差未变；12月16日，其温差开始缓慢上升，10时40分16槽下层线棒出水温度达75℃，机组下调负荷控制温度（如图3所示）。

1.4第四阶段

2016年12月16日11时29分起，16槽下层线棒出水温度急骤上升，11时31分机组打闸解列，如图4所示。

2.2故障处理过程

2016年12月18日晚，发电机氢气置换结束，打开两端人孔门，进行定子线棒冷却水超声波流量试验。

16槽下层线棒水流量为16.7L/min（低于平均流量23%），其它47槽线棒水流量均在20L/min左右，与出厂（22.8L/min）和H101大修（27.75L/min）数据相比存在明显下降），确认16槽下层线棒存在异物堵塞。下层线棒冷却水流量分配如图6所示。

对发电机定子线棒冷却水系统滤网进行检查，滤网完整无破损，滤网表面清洁无杂物，更换滤芯；对16槽下层线棒出水温度探头和17槽下层线棒出水温度探头进行比对校验，测试结果合格；对发电机定子绕组三相直阻测量数据合格，绝缘电阻合格。16槽下层线棒内异物取出后，对该线棒进行气、水两相吹扫，并对发电机48槽上、下96根线棒整体进行气、水两相吹扫，吹出的水质清澈，不黏稠。线棒清理吹扫后，对第16槽、17槽下层线棒进行水流量对比试验，数据基本相同，分别为19.8L/min、19.9L/min（12月21日测）。12月21日恢复16槽下层线棒及相邻线棒进、出口绝缘引水管接头，检修工作完成。并网后，16槽下层线棒出水温度正常。

3故障原因分析

发电机制造或安装时，线棒出口处水盒内存在异物，其中一根不锈钢空心股线被白色带状环氧异物堵实，而黄色环氧“遗物”粘固在水盒底部，故机组自投运起16槽下层线棒出水温度略高于其它线棒出水温度。

制造时存留在线棒出口水盒底部的黄色环氧异物经过第2、3运行循环内的多次负荷变化（线棒冷热变化）导致部分（进入绝缘引水管内的12*9*10mm块状异物）脱落，该异物由于较轻，漂浮在水盒内，该阶段16槽下层线棒出水温度基本稳定。

在第四运行循环内，由于更频繁的升降负荷和临停（定子冷却水状态相应变化），脱落的黄色环氧异物流入出水口绝缘引水管内，总体冷却水流量减少，从而导致16槽下层线棒出水温度上升，并达到温差报警值。

2016年12月1日至7日的降负荷运行（线棒由热变冷）、升负荷的过程中，脱落的异物在线棒出口绝缘引水管的管口（汇流环侧）滚动，间断地阻挡绝缘引水管的出口，导致线棒冷却水流量间断的减少，16槽下层线棒出水温度与下层线棒出水平均温度的温差跳跃上升至11℃。

2016年12月16日11时29分，脱落的黄色环氧异物被水流带出绝缘引水管的出口（汇流环侧），堵在16槽下层线棒出水温度探头底座（此处最为狭小）处，导致该线棒水流量突然变小，冷却能力突然下降，16槽下层线棒出水温度突然上升。

堵塞导致温度上升程度论证如下：

线棒堵塞程度计算：

绝缘引水管内径为15mm

绝缘引水管导流面积

异物堵塞最小面积

堵塞程度

每根线棒有16根不锈钢空心股线，堵塞45%相当于7根不锈钢空心股线被堵塞。根据试验所得“单根线棒中空心股线堵塞数量与流量及出水温度的关系列表（表1）可知，7根不锈钢空心股线被堵塞的线棒温升49.42K。堵塞时（16槽下层线棒出水温度急骤上升时）发电机定子冷却水入口温度为43℃，因此堵塞可使线棒出口水温达92.42℃。

注：1、定子线棒冷却水总流量150T/h。2、定子线棒进水温度45℃。

在线棒出口温度达92.42℃（或还要高一些）时，线棒内冷却水发生“汽化”，汽化造成“汽堵”，“汽堵”使冷却水流量急速下降，线棒温度急骤上升，导致16槽下层线棒出水温度探头超过极限量程。

在机组打闸解列后，系统失去热源，16槽下层线棒出水温度与下层线棒出水平均温度以同趋势迅速下降，最终达到温度相等。说明探头响应正确。

4结论

故障时发电机16槽层间最高温度为63.6℃，正常时运行温度62.1℃，温度升高仅1.5℃，定子线棒绝缘强度没有损伤；故障时发电机定子铁芯温度没有变化，铁芯没有过热损伤；经试验验证发电机定子绕阻电气连接及主绝缘正常。综上，发电机设备健康状态没有下降。

参考文献：

[1]东方电气集团东方电机有限公司．TA1100-78核能汽轮发电机运行、维护手册：AAW42EOM601S40C45SS[Z]．2011：7-8.

[2]李伟清汽轮发电机故障检查分析及预防（第二版）中国电力出版社2010：7

[3]ALSTOM．发电机基础外形图：AAW31800001S40C44DD[Z]．2009：1.

[4]徐益敏.电机学[M].北京：中国电力出版社，2010：127-177.

[5]隐极同步发电机技术要求：GB/T7064-2008[S].北京：中国标准出版社，2008