电厂电气专业技术讲课.ppt
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1、发电机安全运行与反事故措施机安全运行与反事故措施 电气气专业1主要内容主要内容1、我国我国发电机行机行业近年的近年的发展展现状。状。2、大型、大型发电机事故机事故实例回例回顾。3、根据典型事故、根据典型事故实例,例,讲解防止解防止发生生发电机机重大事故的技重大事故的技术性措施。性措施。2 2 我国我国电力工力工业概况概况 当前我国当前我国当前我国当前我国电电力工力工力工力工业业已已已已经进经进入大入大入大入大电电网与大机网与大机网与大机网与大机组组的的的的阶阶段。火力段。火力段。火力段。火力发电发电厂是我国厂是我国厂是我国厂是我国电电力工力工力工力工业业的主体,其装的主体,其装的主体,其装的主
2、体,其装机容量占全国机容量占全国机容量占全国机容量占全国总总装机容量的装机容量的装机容量的装机容量的70%70%以上,其以上,其以上,其以上,其发电发电量占全国量占全国量占全国量占全国发电总发电总量的量的量的量的8080以上,而且火力以上,而且火力以上,而且火力以上,而且火力发电发电机机机机组组中中中中600MW600MW及及及及1000MW1000MW大型汽大型汽大型汽大型汽轮发电轮发电机机机机组组是是是是我国的主力我国的主力我国的主力我国的主力发电发电机机机机组组,并且近几年大型,并且近几年大型,并且近几年大型,并且近几年大型发电发电机数机数机数机数量一直在快速增加,火力量一直在快速增加,
3、火力量一直在快速增加,火力量一直在快速增加,火力发电发电无无无无论论是是是是单单机数量机数量机数量机数量还还是是是是发电总发电总量依然是我国量依然是我国量依然是我国量依然是我国电电网的网的网的网的绝对发电绝对发电主力。主力。主力。主力。3 3截至截至2010年底,全国年底,全国发电设备容量容量96219万千万千瓦,其中,水瓦,其中,水电装机容量装机容量21340万千瓦,火万千瓦,火电装机容量装机容量70663万千瓦,核万千瓦,核电装机容量装机容量1082万万千瓦,千瓦,风电并网装机容量并网装机容量3107万千瓦。万千瓦。4 4大型汽大型汽轮发电机运行中的典型机运行中的典型问题200MW及以上容
4、量的汽及以上容量的汽轮发电机除少数机除少数采用全采用全氢冷外,基本上都是采用水冷外,基本上都是采用水氢氢冷冷却方式。却方式。氢油水系油水系统的的问题比比较多。多。绕组端部松端部松动造成造成绝缘磨磨损问题。因因电压等等级达达20kV以上,以上,绕组防防晕问题。赶工期引起制造和安装赶工期引起制造和安装质量方面的量方面的问题。5发电机的故障原因分机的故障原因分类n发电机机故故障障属属设计制制造造质量量问题约占占总量的量的1/2n属于安装和运行的各占属于安装和运行的各占1/46事故事故统计得出的得出的发电机故障分机故障分类7表表1的的说明(明(续):):发电机本体有关的事故机本体有关的事故53次,占事
5、故次,占事故总数的数的38.4%,而且与,而且与绝缘有关的事故占多有关的事故占多数,数,53次故障中明确与次故障中明确与绝缘有关的故障有关的故障达达20次。目前,大型次。目前,大型发电机机还是是绝缘事事故比故比较多、事故多、事故损失最大。失最大。励磁系励磁系统的事故率比的事故率比较高,目前因高,目前因为大大量引量引进国外先国外先进励磁系励磁系统,此,此类事故已事故已经明明显下降。下降。8制造制造质量量问题照片照片1(主(主绝缘被伸出的波被伸出的波纹板破坏)板破坏)9制造制造质量量问题照片照片2(端部(端部严重局部放重局部放电)10定子定子绕组端部端部绝缘故障例故障例1n浙江沿海某浙江沿海某电厂
6、厂3号机(号机(600MW),),2005年年12月底投月底投产。2006年年1月月停运停运检修(春修(春节临修),此前并网运行共修),此前并网运行共计1265小小时。n定子端部汽励两定子端部汽励两侧端部端部绕组各有各有1处绝缘烧损故障。两个故障点在汽励故障。两个故障点在汽励两两侧的几何位置相同,在接近的几何位置相同,在接近6点点钟位置,位置,绝缘碳化位置都在碳化位置都在4、5号槽号槽上上层线棒之棒之间的(距汽、励两的(距汽、励两侧端部槽口都端部槽口都约80cm),端部),端部渐伸伸线上,上,故障故障现象象为绝缘炭化,其中炭化,其中#5线棒汽棒汽侧主主绝缘炭化炭化较严重,重,主主绝缘炭炭化深度
7、化深度约3mm。n烧损线棒棒绝缘表面表面检查,烧损碳化只有主碳化只有主绝缘外外层,内,内层无无烧损现象,象,说明明烧损碳化碳化过程是从外向内程是从外向内发展,故障起点是在故障展,故障起点是在故障线棒棒绝缘外部。外部。n分析分析认定定绝缘损坏主要原因是制造坏主要原因是制造质量量问题,特,特别是端部防是端部防晕层工工艺不不好。次要原因是好。次要原因是发电机机进油比油比较严重,运行重,运行环境不好。境不好。n故障故障处理是理是现场更更换了两根定子了两根定子线棒。其后因端部防棒。其后因端部防晕处理理问题引引发全全国国20余台同厂家、同型余台同厂家、同型发电机的普机的普查和和现场检修、修、处理。理。11
8、制造制造质量量问题照片照片3(铁心心严重松重松动和磨和磨损)12定子定子铁心故障心故障实例例1n广广东沿海某沿海某电厂厂2号机(国号机(国产600MW),水),水氢氢冷却方式,运行冷却方式,运行大大约2年后于年后于2006年年7月机月机组按按计划停机大修,划停机大修,发现故障。故障。n励端励端8点到点到11点位置的定子点位置的定子铁芯芯边端有端有较多的黑色泥状油多的黑色泥状油污,油,油污从从11点位置点位置处(18与与19槽槽间)开始,至)开始,至8点点钟位置位置结束,沿束,沿转子旋子旋转方向形成方向形成扩散状。散状。n检查发现在励在励侧铁芯芯边端(端(阶梯梯齿)靠近)靠近压指指处的的铁芯硅芯
9、硅钢片片齿部部发生生严重的片重的片间松松动磨磨损现象,磨象,磨损的硅的硅钢片已磨成粉状。多片已磨成粉状。多处磨磨损分分别形成蜂形成蜂窝状(最状(最严重重处25*30mm),硅),硅钢片磨片磨损深深15mm20mm,有数十片硅,有数十片硅钢片片发生断生断齿。n故障原因与制造故障原因与制造质量有关,也存在量有关,也存在严重的重的发电机机进油油问题,运行,运行环境不好。境不好。n故障的故障的处理是整个定子返回制造厂大修,更理是整个定子返回制造厂大修,更换部分部分铁心片。心片。13国国产大型汽大型汽轮发电机机的定子的定子铁心故障心故障问题n历史史经验:通常运行超:通常运行超过10年才出年才出问题。n目
10、前有的新机运行不到两年,定子目前有的新机运行不到两年,定子铁心即心即出出现松松动、磨、磨损、缺、缺齿等等严重故障,甚至重故障,甚至呈呈现群群发趋势,近几年至少已,近几年至少已经有有4台台600MW等等级发电机机为此大修定子。此大修定子。n制造工期制造工期缩短和施工工短和施工工艺控制控制问题为主。主。14转子制造子制造质量量问题n内蒙某内蒙某电厂厂4号机(号机(600MW),运行不),运行不到一年因振到一年因振动过大,按大,按计划停机划停机检修,修,抽抽转子子时有有绝缘块从从转子端部脱落掉出。子端部脱落掉出。n经拔下拔下护环检查,发现俗称俗称“小扁担小扁担”的的绝缘挡板没有安装板没有安装销钉,致
11、使部分,致使部分绝缘部件脱离原位和脱落。部件脱离原位和脱落。15制造或安装中的制造或安装中的问题照片照片(线棒主棒主绝缘被金属异物破坏)被金属异物破坏)16故障点故障点绝缘解剖照片解剖照片17定子定子线棒棒绝缘损坏故障坏故障实例例2n广广东沿海某沿海某电厂厂2号机定子号机定子绕组运行中定运行中定子一点接地子一点接地报警,停机警,停机检修,通修,通过直流直流耐耐压试验找到放找到放电点,是米粒大点,是米粒大铁磁性磁性异物运行中异物运行中发热和振和振动造成汽造成汽侧下下层2线棒局部棒局部绝缘损伤产生爬生爬电。n更更换故障故障线棒棒过程中,厂家工作人程中,厂家工作人员野野蛮施工,致使另一根下蛮施工,致
12、使另一根下层线棒棒绝缘被砍被砍伤,为此在此在现场更更换大量大量线棒。棒。18耐耐压试验时发现另一另一线棒棒绝缘因施工被破坏因施工被破坏19安装安装质量量问题照片(漏装照片(漏装挡板)板)缺失2块盖板20新机新机铁心温度异常情况心温度异常情况(漏装(漏装挡板造成)板造成)n2006年年9月投月投产,从并网,从并网带负荷开始,荷开始,铁心温心温度偏高。除端部温度正常外,中段度偏高。除端部温度正常外,中段铁心心8个个测点除一个点除一个测点可能点可能损坏外,其余坏外,其余测点温度都明点温度都明显高于同型号机高于同型号机组。满负荷运行荷运行时,无功控制,无功控制30MVA以内,才能保持以内,才能保持铁心
13、温度不超心温度不超过110度。相同工况下,度。相同工况下,红外成像外成像仪测外壳温度比同外壳温度比同型机高型机高20左右,左右,说明明铁心大面心大面积发热。同型。同型号的机号的机组,满负荷荷时,铁心温度一般心温度一般为七八十七八十度。度。21运行中弓形引运行中弓形引线烧断事故照片断事故照片22定子弓形引定子弓形引线烧断故障(多起)断故障(多起)n浙江沿海某浙江沿海某电厂厂1号机(号机(600MW),),2006年年4月投月投产,2006年年9月运行中在月运行中在满负荷情况下突荷情况下突发定子定子绕组接地保接地保护动作跳机。作跳机。n事故起因是事故起因是C相弓形引相弓形引线水流量不足,造成水流量
14、不足,造成C1分支局部分支局部过热熔断,然后熔断,然后C2分支承分支承担了担了C相全相全电流,达到流,达到额定的定的1.73倍(倍(单支支额定定电流流9.62kA),),导致致C2支路支路(上(上层12-18线棒,下棒,下层37-1线棒串棒串联)共)共14根根线棒棒严重重发热。其中。其中7根下根下层线棒由于散棒由于散热条件不如上条件不如上层线棒,棒,线棒出水温升尤其迅速,棒出水温升尤其迅速,仅几分几分钟就使就使C2下下层线棒棒过热,主,主绝缘损坏,坏,C相相对地短路,地短路,发电机保机保护动作跳机。作跳机。为此更此更换了了20多根多根线棒(包括下棒(包括下层7根)。根)。n已先后有多台已先后有
15、多台发电机机发生同生同样引引线烧断事故,分析确断事故,分析确认直接原因是安装直接原因是安装质量量问题造成引造成引线冷却水管冷却水管过细(设计是是38mm内径,内径,实际是是20mm27mm)。)。n多数多数发电机幸运的因保机幸运的因保护及及时动作,事故作,事故损失失较小,小,仅需要更需要更换引引线,少数,少数发电机机损失惨重,如山失惨重,如山东1台台发电机机为此更此更换全部上全部上层线棒和棒和11根下根下层线棒。棒。23发电机端部弓形引机端部弓形引线烧断断问题n以美国西屋制造技以美国西屋制造技术生生产的的发电机机为主:主:n设计问题:并:并联水路水路长短互差短互差过大。大。n安装安装问题:需:
16、需现场施工的内冷水管管径施工的内冷水管管径过细,未达到制造厂要求。制造厂也没有明确未达到制造厂要求。制造厂也没有明确说明。明。n至少至少8台台发电机故障,属于群机故障,属于群发性事故。性事故。24发电机安装机安装质量事故一例量事故一例n某厂某厂600MW汽汽轮发电机安装机安装过程中,穿程中,穿转子子时,已,已经进入内膛的入内膛的转子因子因钢丝绳滑脱造成滑脱造成转子一子一头下滑跌落在定子内膛下滑跌落在定子内膛上,使上,使压指下沉以至指下沉以至压伤定子定子线棒棒绝缘,在随后的在随后的发电机耐机耐压交接交接试验时一根一根线棒棒绝缘击穿,穿,为此此现场更更换一根定子一根定子线棒,其他已受棒,其他已受损
17、的的线棒在通棒在通过电气气试验以后投运,但也以后投运,但也计划更划更换。25安装、安装、调试质量量问题实例例n福建某福建某600MW汽汽轮发电机机抢工期工期进度,度,氢气干燥器没有投运就开始气干燥器没有投运就开始试运,运,转子子绝缘电阻从合格阻从合格变到不合格,再重新到不合格,再重新处理理转子子绝缘,反而影响了工期,甚至已,反而影响了工期,甚至已经造成造成转子子绕组内内伤。n山西某山西某300MW汽汽轮发电机因安装失机因安装失误,使机内大量使机内大量进水,不适当的水,不适当的电气气试验使使转子子绕组产生匝生匝间故障故障隐患。患。26运行和运行和检修修问题发电机机氢气爆炸气爆炸n300MW及以上
18、容量汽及以上容量汽轮发电机,机,2000年以后至少年以后至少6次爆炸事故。次爆炸事故。n运行中运行中1次,起机次,起机时1次,次,检修修时4次。次。n人身人身伤亡和亡和设备损坏情况。坏情况。n氢气气浓度度4%75%和和氢爆点火能量是爆点火能量是爆炸前提。爆炸前提。2728定子端部拉定子端部拉紧楔松楔松动造成造成绝缘磨磨损故障故障29660MW超超超超临界汽界汽轮发电机机问题n2009年下半年至今已年下半年至今已经发现多起新投多起新投产仅几个月的几个月的660MW发电机定子机定子绕组端部松端部松动磨磨损。n外外观检查以端部内撑以端部内撑环拉拉紧楔松楔松动为主要特征。主要特征。n严重的已重的已经绝
19、缘击穿,不得不大面穿,不得不大面积更更换线棒。棒。n引引进技技术生生产。原工。原工艺要求拉要求拉紧楔螺栓安装楔螺栓安装时测量量弹簧簧垫片片变形尺寸,形尺寸,为提高施工效率制造厂改提高施工效率制造厂改为用用紧力扳手。力扳手。材料国材料国产化后化后垫片片刚度偏高,原度偏高,原紧力扳手力扳手设定使定使垫片片变形不形不够,未出厂已,未出厂已经是松是松动的。的。n群群发性。涉及性。涉及44台机,其中一台运行中台机,其中一台运行中发生接地事故。生接地事故。30因定子因定子绕组端部振端部振动导致的致的绝缘事故事故31绕组端部振端部振动问题导致致绝缘事故事故n某厂某厂1 1号机(号机(600MW600MW)2
20、0022002投投产,20072007年年1010月运行中突月运行中突发定定子接地保子接地保护跳跳闸,停机,停机检查发现下下层#16#16线棒棒水水电接接头处烧穿,穿,周周围有大量熔化的有大量熔化的铜颗粒,内端盖粒,内端盖对应位置大片熏黑。端部位置大片熏黑。端部存在明存在明显的松的松动和磨和磨损现象,如励象,如励侧端部有大量黄粉和部分端部有大量黄粉和部分严重松重松动的的紧固件。固件。n更更换两根下两根下层线棒和全部上棒和全部上层线棒,棒,抢修工期修工期1个月。个月。n近年已近年已发生多起生多起类似事故。似事故。n振振动过大与制造大与制造质量(主要是施工工量(主要是施工工艺不良)有关。不良)有关
21、。n某厂某厂4 4发电机去年相机去年相继两次同两次同样事故,目前已事故,目前已经安装振安装振动测点点监视运行。运行。32发电机定子机定子绕组端部端部线棒棒绝缘磨磨损 一台一台发电机典型故障原因及后果机典型故障原因及后果l进口口500MW汽汽轮发电机机定定子子绕组绝缘磨磨损至至空空心心铜导体体磨穿,内冷水箱大量漏磨穿,内冷水箱大量漏氢,及,及时停机使故障未停机使故障未扩大。大。l事事故故直直接接原原因因是是端端部部线棒棒绑扎扎工工艺不不良良,绑线细,绑块棱棱角角锋利,同利,同时设计存在存在问题。l该发电机励机励侧端部端部绕组可能存在可能存在100Hz频率的共振率的共振现象。象。l在在现场更更换了
22、全部定子了全部定子线棒,局部更新了定子棒,局部更新了定子绕组端部的端部的紧固系固系统,为此共停机此共停机118天。天。33The partial of Worn Out on Bar3435定子定子线棒棒绝缘磨磨损问题n发电机受到短路冲机受到短路冲击后,后,应立即立即检查,运行半年至一年后运行半年至一年后应再次再次检查,例如,例如,一台一台进口口500MW发电机一次失磁事机一次失磁事故后的情况:故后的情况:n端部整体因受冲端部整体因受冲击当当时未未查出出问题,半,半年后停机年后停机检查发现绝缘磨磨损故障。故障。n上次局部修复上次局部修复时挤出多余的出多余的环氧泥松氧泥松动脱落,造成脱落,造成线
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