大型汽輪發(fā)電機匝間短路保護必要性的探討作者：匿名2008/1/16 12333633611

通道：關(guān)鍵字：作為現場(chǎng)工作人員，不能詳細分析大型發(fā)電機是否裝有匝間短路保護，只能反映現場(chǎng)發(fā)生的幾起發(fā)電機定子故障進(jìn)行分析討論。產(chǎn)(哈爾濱)200MW機組定子繞組槽數為54個(gè)，其中同相槽21個(gè)，占38.9%，因此發(fā)電機定子繞組存在匝間短路的可能性。根據斗河發(fā)電廠(chǎng)發(fā)生的幾起發(fā)電機定子短路故障，分析了安裝匝間保護的必要性。1發(fā)電機故障之一，斗河電廠(chǎng)7號發(fā)電機為哈爾濱電機廠(chǎng)產(chǎn)品，qfsn-200-2型，額定容量235MVA，額定定子電壓15.75kV，額定定子電流8 625A，冷卻方式為水-氫-氫，1986年11月22日正式投入運行。1.1故障情況1987年1月8日5時(shí)08分，7號發(fā)電機差動(dòng)保護裝置和發(fā)電機-干式變壓器組差動(dòng)保護裝置動(dòng)作，主開(kāi)關(guān)跳閘，發(fā)電機斷開(kāi)。停機后發(fā)現：A . 40號槽棒勵磁側A相分支出線(xiàn)完全燒壞(24股實(shí)心，6股空心)，與之短路的B相分支出線(xiàn)(19號槽上棒)燒壞20股；b .勵磁側第3、7槽上端棒水接頭燒壞，第2、4、5、6、8槽勵磁側上端棒水接頭燒成孔。以上7個(gè)槽都屬于C相(見(jiàn)圖1)；

圖1 1987年1月8日7號機組故障示意圖

C.勵磁側槽11、12、13、14和15上端鋼筋的水接頭絕緣破裂，所有鋼筋處于a相.1.2故障分析從定子繞組損壞分析，事故是機器端部相間短路和匝間短路同時(shí)出現，動(dòng)作于跳閘是差動(dòng)保護。由于延時(shí)0.5s，無(wú)法判斷匝間保護是否啟動(dòng)。從這次事故來(lái)看，發(fā)電機定子繞組一旦發(fā)生故障，很可能會(huì )發(fā)生幾種類(lèi)型的故障，任何延遲動(dòng)作都會(huì )嚴重擴大損壞程度。但如果其他保護先動(dòng)作，則無(wú)法判斷是否動(dòng)作，不利于分析故障，避免發(fā)電機損壞。因此，應針對各種類(lèi)型的故障安裝各種類(lèi)型的主保護。2.發(fā)電機故障2 1990年12月6日2時(shí)29分，7號機組再次發(fā)生定子繞組短路事故(見(jiàn)圖2)。

圖2 1990年12月6日7號機組定子繞組短路

2.1事故發(fā)生后，檢查試驗情況。a .所有空氣導管中都有積油，定子端部表面有油跡。b .勵磁側22號絕緣箱引水管錐形絕緣根部與聚酯玻璃繩之間有30mm長(cháng)的放電痕跡，25號絕緣箱與引水管錐形絕緣之間有2mm的間隙，有可見(jiàn)的銅線(xiàn)和爬電痕跡，38、39號絕緣箱與引水管錐形絕緣之間有明顯的放電痕跡。c .端線(xiàn)V6、W2固定夾板三顆螺絲松動(dòng)，絕緣已磨損。周?chē)杏突覡罘勰?，?個(gè)鉛絕緣磨損。d、引水管錐形絕緣處電位遷移試驗：7 875V外直流勵磁側12個(gè)接頭遷移，汽輪機側(簡(jiǎn)稱(chēng)汽側)6個(gè)接頭遷移，較高電壓6 600V，較低電壓3 300V。e .檢查蒸汽側2號和53號絕緣箱之間的聚酯/玻璃繩后，發(fā)現繩內被燒穿，已越過(guò)1號和54號接頭，形成穿過(guò)繩的導電通路。f .端部固有振動(dòng)頻率測量如下：線(xiàn)圈位置用時(shí)鐘表示，勵磁側1點(diǎn)外引線(xiàn)固有頻率為106.25Hz，7點(diǎn)外引線(xiàn)固有頻率為112.5Hz；蒸汽側5號引水管接頭的固有頻率為111.24Hz，其他測點(diǎn)的固有頻率遠離倍頻。g .接頭錐管絕緣耐壓試驗結果如下：勵磁側30號和32號接頭電位移出嚴重，交流耐壓試驗時(shí)分別在4 800V和4 000V擊穿。打開(kāi)接頭保溫后，發(fā)現只有兩層引水管的手包錐保溫深入保溫盒。h .聚酯玻璃繩的捆綁壓力測試至少為12kV，意味著(zhù)270s內煙擊穿。2.2事故原因上述試驗表明，發(fā)電機定子短路事故主要由以下三個(gè)方面造成：a .制造工藝不良。在導流管絕緣檢查時(shí)，82根管子中有75根沒(méi)有深入絕緣箱，它們之間沒(méi)有搭接長(cháng)度。手提袋錐體的絕緣分層或松動(dòng)，絕緣盒填充不當，導致它們之間的連接處出現嚴重的電位偏移。b .用絕緣盒捆綁的聚酯玻璃繩絕緣強度低，導致燒穿和閃絡(luò )；發(fā)電機密封瓦運行中產(chǎn)生的油霧進(jìn)入發(fā)電機，增加了向外移動(dòng)的可能性。從這起事故中可以看出，發(fā)電機制造工藝和安裝設計的原因可能導致發(fā)電機棒端絕緣強度降低和振動(dòng)引起絕緣介質(zhì)磨損。這會(huì )導致發(fā)電機定子繞組的各種故障。雖然接地故障和相間故障的概率很大，但匝間短路也是很有可能的。 #p#分頁(yè)標題#e#

1991年6月14日2點(diǎn)，第三次發(fā)電機故障對圖3中6號發(fā)電機定子接地信號發(fā)出報警，定子接地保護只發(fā)出信號，未跳閘。停機檢查后發(fā)現A相出線(xiàn)盒對地短路，處理后高壓試驗時(shí)漏電流還是很大。因此，機組于1991年7月20日轉入大修，定子繞組進(jìn)行了耐壓試驗。在試驗過(guò)程中，發(fā)現18號盤(pán)條的上盤(pán)條在蒸汽側(T側)。具體位置在T側鐵芯缺口外200mm處，里面有一個(gè)25mm長(cháng)的放電燒黑痕跡。參見(jiàn)圖3。

圖3 1991年6月14日6號機組定子繞組故障

這兩個(gè)定子接地故障發(fā)生在a相，如果不及時(shí)發(fā)現，會(huì )造成匝間短路故障，損壞發(fā)電機。因此，有必要安裝匝間短路保護。4發(fā)電機故障4 1996年2月15日14時(shí)57分，7號發(fā)電機運行過(guò)程中，發(fā)電機差動(dòng)、發(fā)電機-干式變壓器組差動(dòng)等保護裝置突然發(fā)出動(dòng)作信號，機組意外跳閘。事故原因分析如下

：A相40號槽端部線(xiàn)圈鼻端外觀(guān)檢查，6根空心導線(xiàn)全部燒斷，實(shí)心導線(xiàn)17根燒斷，絕緣盒一側崩開(kāi)，并對內端蓋有放電痕跡，由此推斷是鼻端連線(xiàn)焊接不良，接頭較長(cháng)時(shí)間過(guò)熱，使環(huán)氧膠泥過(guò)熱，再加充填不實(shí)有空隙，形成碳化物；B，C，Y，X連線(xiàn)壓板松動(dòng)，將B，Y，X連線(xiàn)絕緣磨損嚴重，絕緣強度大幅度下降，同時(shí)B相、C相電壓升高，碳化物絕緣不好，造成B，Y及B，Y，X短路(見(jiàn)圖4)。

圖4 7號機1996年2月15日定子繞組短路

正是因為定子繞組會(huì )發(fā)生相間與匝間短路和分支開(kāi)焊故障，就應根據這種狀態(tài)配置相應的主設備保護裝置。尤其是隨著(zhù)系統容量的不斷增大，大型發(fā)電機保護越來(lái)越強調安全性，誤動(dòng)不會(huì )對系統造成多大的影響，而拒動(dòng)或延時(shí)動(dòng)作將對系統造成大的沖擊，威脅系統的穩定運行，特別是對發(fā)電機本身將造成更大的破壞。5 結論 通過(guò)以上幾次發(fā)電機定子繞組短路故障的分析，大致可得出如下結論： a.發(fā)電機定子繞組的同槽同相為匝間短路提供了可能性； b.由于制造工藝及材料使用等方面的原因，使發(fā)電機的定子繞組短路故障幾率增大，相應匝間短路的幾率也增大了； c.由于振動(dòng)的原因，加速了發(fā)電機定子線(xiàn)棒外包絕緣的老化，甚至破壞其絕緣，這樣使同槽內的上下層線(xiàn)棒之間，尤其在端部，很容易短路，所以匝間短路也是不能排除的。 鑒于以上分析，我們的觀(guān)點(diǎn)是：發(fā)電機除了裝設縱差保護、定子接地保護等外，還應裝設匝間短路保護，使發(fā)電機遭到破壞的幾率降至較低。 當然，多一套保護就增加誤動(dòng)的幾率，但發(fā)電機定子短路故障后，修復發(fā)電機定子繞組的工作量非常大，直接經(jīng)濟損失大，工期至少需一個(gè)月，間接的經(jīng)濟損失將更大，而發(fā)電機保護誤動(dòng)一次的損失是很小的。所以，從經(jīng)濟、安全方面考慮，大型發(fā)電機應裝設匝間保護。