發電機定子線圈溫度異常的分析方法-北京乐鱼官网
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某公司發電機係東方電機廠生產的QFSN-210-2型汽輪發電機，冷卻方式為水-氫-氫型。即定子線圈采用水內冷,轉子線圈采用氫內冷,定子鐵芯采用表麵氫冷的方式。發電機定子線圈局部溫度過高會損壞絕緣，溫度異常若不能及時發現並予以處理,將會引發定子線圈接地或相間短路故障,後果非常嚴重。采用水氫氫冷卻方式的發電機定子線圈上下層間,均裝有測溫測點,定子線圈及端部引出線的每條水支路的出水端都裝設有測溫測點,通過硬接線方式將溫度信號送至DCS係統,目的是為了讓運行人員及時掌握定子線圈及其冷卻水的溫度變化情況,以便對發電機運行狀況進行實時分析,對出現異常情況進行判斷,並采取措施加以處理。
01.水內冷發電機定子線圈結構特點
以東方電機QFSN-210-2型汽輪發電機為例,發電機定子線圈為三相雙層短節距繞組,雙層繞組的線圈具有同樣的尺寸,線圈的一個邊為上層線棒,另一邊為下層線棒。
定子線圈為雙星形接線方式,磁極對數p=1,相數m=3,定子槽數z=54,極距t=27,節距y=1~23,因此可知:
每極下槽數Q=Z÷2p=54/2=27
每極每相槽數q=Z÷2pm=54/(2×1×3)=9
槽間角α=360P/54=6.67°
相與相相隔槽數n=120°/6.67°=18
根據發電機的定子槽數可知,繞組由54個線圈組成,每相有18個線圈,18個線圈分成兩個組,每個組有9個線圈,分別置於兩個磁極下。從汽機側看,QFSN-210-2水內冷汽輪發電機定子線圈布置、排列和編號方式如圖一所示,為了便於分析,為定子鐵芯和線棒編號,#1線棒的位置在右側水平線向下的第一槽處,12點處為15槽的位置,即#15線棒位置,以此類推。根據定子線圈布置和排列方式,可繪製出水內冷發電機定子線圈展開圖
圖一定子線圈布置，排列圖
圖二 定子線圈聯接圖
02.水內冷發電機定子線圈及冷卻水回路溫度測點布置
水內冷發電機定子線圈和出線套管的每條水支路的出水端各裝設一個電阻測溫元件(RTD),共計57個溫度測點;
定子每槽上層和下層線棒之間各裝設一個電阻測溫元件(RTD),共計54個溫度測點。測溫元件為100(0℃)鉑熱電阻(雙支元件),所有測溫元件在機座內的引線均為屏蔽線。
通過分析210MW水內冷汽輪發電機定子線圈布置、排列方式和定子線圈結構型式,可繪製出發電機定子線圈聯結圖,如圖2所示。
從圖1和圖2中都可以看到定子線圈出水溫度測點安裝在汽端匯水環的每個支管上,定子線圈出水測點編號與相應線圈上層線棒編號相同,例如#1上層線棒與#23下層線棒組成的線圈,其出水測點編號是1,#2上層線棒與#24下層線棒組成的線圈,其出水測點編號是2,以此類推,#54上層線棒與#22下層線棒組成的線圈,其出水測點編號是54定子線圈溫度測點安裝在每槽上層和下層線圈之間,#1槽上下層線圈之間安裝的測溫元件編號為55,#2槽上下層線圈之間安裝的測溫元件編號為56,相應#54槽測溫元件編號為108,共計54個線圈溫度測點。
通常,水內冷發電機出線套管與定子線圈冷卻水回路是分開的,套管冷卻水自發電機定子冷卻水進水母管引入出線罩內出線套管進水匯水管,再通過絕緣引水管引至中性點套管後,經引水管到同相端部出線套管,最後進入出水匯水管後匯流至發電機定子冷卻水出水母管,每個出線套管出水引水管處安裝一個溫度測點,共3個。上述溫度測點通常通過硬接線方式,將模擬信號送至DCS係統,以便在發電機運行中進行監視。
圖三 定子上下層線棒圖
03.定子線圈溫度異常的分析和判斷
我廠規定當發電機定子繞組出水溫度讀數相差大於8℃，要對定子水路進行檢查分析，溫差達到12℃或定子繞組出水溫度高於85℃時，應停止發電機運行。（定子線棒最高與最低溫度間的溫差達8℃或定子線棒引水管出水溫差達8℃時，應報警、查明原因並加強監視。此時可降低負荷。一旦定子線棒溫差達14℃或定子引水管出水溫差達12℃，或任一定子槽內層間測溫元件溫度超過90℃或出水溫度超過85℃時，在確認測溫元件無誤後，為避免發生重大事故，應立即停機，進行反衝洗及有關檢查處理。
日常運行中,維護人員應嚴密監視水內冷發電機定子線圈和定子線圈出水溫度,發現溫度異常變化、接近或超過規定值,必須認真檢查分析,查找原因,必要時采取調整發電機出力和冷卻水進水溫度等辦法,判斷發電機定子線圈是否存在異常過熱情況。
通過圖1、圖2,可以方便的對發電機定子線圈出現溫度異常的運行情況進行分析判斷舉例說明,發電機運行中,假如發現定子線圈冷卻水出水度測點1顯示偏高,由於#1槽上層線棒和#23槽下層線棒冷卻水匯集到安裝溫度測點1的出水管裏,因此,通過檢查#1槽定子線圈和#23槽定子線圈溫度有無明顯變化,來判斷冷卻水水溫高是測量問題,還是這兩根定子線棒異常過熱引起;相應的若出水溫度測點33顯示偏高,則通過檢查#33槽定子線圈和#1槽定子線圈溫度變化情況,判明原因;同理,在發現某一槽內定子線圈溫度異常時,也可以通過檢查與該槽上下層定子線棒相對應的出水溫度的變化情況,例如#13槽定子線圈溫度測點67顯示偏高,則應檢查13槽上下層線棒對應的冷卻水出水溫度是否升高,即出水溫度測點13、45顯示是否升高,以判斷原因所在。
定子線棒堵塞是水內冷發電機一種較常見的故障,隻有了解發電機內部結構,掌握發電機定子線圈繞製方式和定冷水水回路、溫度測點布置情況,才能根據故障現象分析內在原因。也隻有認真落實“二十五項反措”要求,才能預防因定子線棒堵塞造成的水內冷發電機損壞事故發生。