发电机讲义.ppt

《发电机讲义.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《发电机讲义.ppt（73页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、 概况n n当前我国电力工业已经进入大电网与大机组的阶当前我国电力工业已经进入大电网与大机组的阶段。火力发电厂是我国电力工业的主体，其装机段。火力发电厂是我国电力工业的主体，其装机容量占全国总装机容量的容量占全国总装机容量的70%70%以上，其发电量占以上，其发电量占全国发电总量的全国发电总量的8080以上，而且火力发电机组中以上，而且火力发电机组中300MW300MW及以上大型汽轮发电机组是我国的主力及以上大型汽轮发电机组是我国的主力发电机组，并且近几年整体数量一直在快速增加，发电机组，并且近几年整体数量一直在快速增加，无论是单机数量还是发电总量都已成为我国电网无论是单机数量还是发电总量都已

2、成为我国电网的绝对发电主力。的绝对发电主力。1 1050100150200250300美美俄俄日日中中加加德德装机容量全世界排名占第二位装机容量全世界排名占第二位装机容量全世界排名占第二位装机容量全世界排名占第二位(2002)(2002)(2002)(2002)353353353353G G G G2 2最近的情况n n2005年全国总装机容量超过508GW。n n至2020年预计装机总容量950GW。n n今后几年电力仍将保持高速增长，随着电力紧缺现象的缓解，电力增长势头将有所趋缓，但增长速度仍世界罕见。n n能源结构调整，将高速增大核电的比重。数十座核电站在规划设计中，2010年核电计划达

3、到4000万千瓦。3 3TWHTWH发电量增长情况发电量增长情况4 4历年全国装机容量情况历年全国装机容量情况GWGW5085085085085 52005年底装机容量情况年底装机容量情况总装机总装机 508.4GW508.4GW其中其中 火电火电 384.4GW384.4GW 水电水电 116.4GW116.4GW 核电核电 7.5GW7.5GW6 6n n总数 116n n火电厂火电厂 91 n n水电厂水电厂 19n n核电厂核电厂 4n n抽水蓄能电厂抽水蓄能电厂 2 2004年底统计数字年底统计数字7 72002年底前最大单机容量年底前最大单机容量125125 MWMW200200M

4、WMW300300MWMW600600MWMW900900 MWMW 1971197119721972198519851993199319691969GGGGGG水电水电水电水电 700MW 700MW 700MW 700MW 三峡水电厂三峡水电厂三峡水电厂三峡水电厂火电火电火电火电 800MW 800MW 800MW 800MW 绥中电厂绥中电厂绥中电厂绥中电厂核电核电核电核电 900MW 900MW 900MW 900MW 大亚湾核电站大亚湾核电站大亚湾核电站大亚湾核电站8 8我国电力工业以火电为主（我国电力工业以火电为主（2005）91011发电机的故障分类发电机的故障分类12发电机的故

5、障原因发电机的故障原因n发电机故障属设计制造质量问题约占1/2n属安装和运行的各占1/413发电机的故障分类发电机的故障分类14我国发电机总体情况我国发电机总体情况n至2004年底运行中的n200MW汽轮发电机约200台n300MW机组约300余台n600MW机组约50余台15讲课主要内容1.1.为什么要执行反措为什么要执行反措 安全第一：反措来源、事故分析、可靠性分析安全第一：反措来源、事故分析、可靠性分析 事故教训、经验总结事故教训、经验总结 行政命令，特点是及时、约束力大和动态调整行政命令，特点是及时、约束力大和动态调整2.2.不执行反措的危害不执行反措的危害 同类事故的重复同类事故的重

6、复 用一些事故实例（氢爆、非全相、线棒磨损）说明用一些事故实例（氢爆、非全相、线棒磨损）说明3.3.怎样具体实施反措怎样具体实施反措 几个重点问题的技术性讲解，是讲课的最主要内容几个重点问题的技术性讲解，是讲课的最主要内容1616发电机定子绕组端部线棒绝缘磨损发电机定子绕组端部线棒绝缘磨损 发电机故障实例发电机故障实例19981998年年9 9月华北某厂月华北某厂500500MWMW水氢氢型汽轮发电机水氢氢型汽轮发电机定子励侧端部线棒多处主绝缘磨损漏铜定子励侧端部线棒多处主绝缘磨损漏铜 空心铜导线也已磨出裂纹空心铜导线也已磨出裂纹共有共有1212处支架松动，处支架松动，2222块绑块松动，块绑

7、块松动，8 8根线棒磨损根线棒磨损 1717发电机定子绕组端部线棒绝缘磨损发电机定子绕组端部线棒绝缘磨损 发电机故障实例发电机故障实例l事故直接原因是端部线棒绑扎工艺不良，绑线细，绑块棱角锋利，同时设计存在问题；l该发电机励侧端部绕组可能存在100Hz频率的共振现象；l在现场更换了全部定子线棒，局部更新了定子绕组端部的紧固系统，为此共停机118天 18The partial of Worn Out on Bar1920定子线棒绝缘磨损问题定子线棒绝缘磨损问题n受到短路冲击后的立即检查和运行半年至一年后的再次检查n端部整体因冲击造成的松动，进行局部修复效果不理想n松动脱落的环氧绝缘块造成线棒再次

8、磨损n新故障实例简介2122防止定子线棒绝缘磨损的措施防止定子线棒绝缘磨损的措施 n绕组端部紧固系统设计和制造工艺问题绕组端部紧固系统设计和制造工艺问题n汽轮发电机定子绕组端部结构采用新技术、新标准n引进国外成熟的绕组轴向可以自由伸缩的柔性支撑结构n颁布定子绕组端部固有频率和测量的行业标准23防止定子线棒绝缘磨损的措施防止定子线棒绝缘磨损的措施 q加强预防性检修加强预防性检修n仔细检查发电机定子绕组端部的紧固情况n查找是否有绝缘磨损的痕迹，尤其是发现有环氧泥时，借助内窥镜等工具进行检查24防止定子线棒绝缘磨损的措施防止定子线棒绝缘磨损的措施 n加强预防性检修加强预防性检修n若发现定子绕组端部结

9、构有松动现象，除重新紧固外，还应进行振动模态试验，确认固有频率是否已避开双倍频（100Hz）n定期检查端部结构和进行模态试验n端部结构随运行时间的劣化实例n加装在线监视端部振动的设备25防止定子线棒绝缘磨损的措施防止定子线棒绝缘磨损的措施 q开展状态检修监视发电机运行开展状态检修监视发电机运行监视发电机定子绕组端部振动情况监视发电机定子绕组端部振动情况n监视发电机振动的振幅n把定期的模态试验和端部检查工作结合26防止定子线棒绝缘磨损的措施防止定子线棒绝缘磨损的措施 l开展状态检修监视发电机运行开展状态检修监视发电机运行监视发电机定子内冷水系统的漏氢情况监视发电机定子内冷水系统的漏氢情况l应当对

10、水箱中含氢量进行在线监测l发电机在线监测漏氢浓度的装置27监视发电机定子内冷水系统的漏氢情况监视发电机定子内冷水系统的漏氢情况定子内冷水箱中有氢气逸出表明：可能线棒绝缘磨损水接头密封失效焊缝开焊绝缘引水管损伤等n都可能引发相间或对地短路事故28发电机护环应力腐蚀发电机护环应力腐蚀发电机故障实例发电机故障实例QFQS-200-2(50Mn18Cr4WN)2000年3月护环 裂纹数 长度(mm)深度(mm)励侧外表面 7 1328 58汽侧外表面 23 1012 35汽侧内表面 26励侧内表面 13有些裂纹用肉眼可以直接看到2929n发电机护环应力腐蚀发电机护环应力腐蚀发电机故障实例发电机故障实例

11、汽、励两侧护环全部判废 发电机机内湿度超标是护环应力腐蚀裂纹原因1987年以后对华北电网42台发电机护环进行了超声波检查和覆膜金相检查有应力腐蚀的护环占25.7%，因应力腐蚀裂纹而更换的护环占16.6%30防止发电机护环应力腐蚀的措施防止发电机护环应力腐蚀的措施n更换为更换为18Mn18Cr钢护环钢护环n发电机护环抗应力腐蚀优选钢材料n该材料价格较高，而且只能靠进口31防止发电机护环应力腐蚀的措施防止发电机护环应力腐蚀的措施l降低发电机氢气湿度降低发电机氢气湿度l发电机内氢气湿度过高是50Mn18Cr4WN护环发生应力腐蚀裂纹的主要诱因l降低氢气湿度的主要措施是：l严格执行发电机有关标准：发电

12、机内的氢气湿度用在露点温度表示时为-250l 防止向发电机内漏油l 保持发电机氢气干燥器运行良好32防止发电机护环应力腐蚀的措施防止发电机护环应力腐蚀的措施n发电机护环进行涂层保护发电机护环进行涂层保护专用于发电机护环的SCR型保护涂料n涂料耐温、耐油、耐磨、耐湿热、耐盐雾性能和抗应力腐蚀n附着力强、抗冲击性能良好、不影响超声波探伤、使用寿命长33 转子绕组匝间短路或接地故障转子绕组匝间短路或接地故障发电机事故实例发电机事故实例投运不到两年的QFSN-300-2型汽轮发电机运行中发生转子绕组匝间短路接地故障检查发现汽侧护环下短路放电痕迹绝缘隔板表层炭化护环内壁上有一块黑色金属物的滴熔区34 转

13、子绕组匝间短路或接地故障转子绕组匝间短路或接地故障发电机事故实例发电机事故实例造成护环损伤密封环下密封瓦及转子轴颈因轴电流大面积烧伤转子大轴磁化，因此转子做退磁工作更换新护环事故抢修时间持续一个多月35 转子绕组匝间短路或接地故障转子绕组匝间短路或接地故障转子匝间短路故障原因分析转子匝间短路故障原因分析l制造质量不良是主要原因l机内遗留异物的可能性比较大l发电机运行中机内漏油现象严重36 转子绕组匝间短路或接地故障转子绕组匝间短路或接地故障转子匝间短路故障原因分析转子匝间短路故障原因分析o转子匝间短路故障是汽轮发电机常见故障o轻微的故障可能仅是导致局部过热和振动增大o严重的故障可发展为转子接地

14、和大轴磁化o随着调峰需求增加，发电机转子绕组匝间短路故障有上升趋势37 转子绕组匝间短路或接地故障转子绕组匝间短路或接地故障转子匝间短路故障的发现和处理转子匝间短路故障的发现和处理交流阻抗试验和直流电阻测量判断匝间短路灵敏度和准确度都不能满足需要采用波形法、测量分包压降运行中发生转子匝间短路的在线监测装置运行中监视发电机有功和无功与转子电流的对应变化关系，以及振动是否有异常已经确认存在匝间短路故障的发电机，查找故障点和检修38 转子绕组匝间短路或接地故障转子绕组匝间短路或接地故障防止转子匝间短路故障的措施防止转子匝间短路故障的措施提高设计、制造工艺等方面质量提高设计、制造工艺等方面质量n在制造

15、、运输、安装及检修过程中防止有焊渣或金属屑等微小异物进入转子通风道内39 发电机的安全运行与反事故措施发电机的安全运行与反事故措施转子绕组匝间短路或接地故障转子绕组匝间短路或接地故障防止转子匝间短路故障的措施防止转子匝间短路故障的措施提高发电机密封油系统的制造和运行水平提高发电机密封油系统的制造和运行水平n发电机进油是国产机组的常见缺陷n主要是因为制造质量不良n压差阀和平衡阀卡涩n氢气泄露严重n运行中的对策是保持氢气压力的稳定，避免低氢压下运行、避免回油不畅40定子铁心磨损、松动及铁心片间短路故障定子铁心磨损、松动及铁心片间短路故障发电机故障实例发电机故障实例两台QFQ-200-2型200MW

16、汽轮发电机明显呈现铁心片松动、磨损、缺齿、磨损线棒现场拆除了全部线棒，更换边段铁心现场铁心叠压和重新下线避免返厂大修，否则除工期长外，运费是巨额开支4141424344定子铁心故障原因分析定子铁心故障原因分析n运行中振动以及磁滞和涡流损耗造成的发热n长期振动和发热的联合作用n松动后造成齿部振动加大，铁齿疲劳断裂n引发局部磨损、掉齿、片间短路n局部铁心过热、局部烧损n齿片磨损破坏线棒主绝缘n短路放电大面积破坏线棒或铁心n故障早期现象：油泥状异物，明显齿部松动n另一种突发性的铁心故障：金属异物落入气隙45铁心故障的查找铁心故障的查找 l油泥状异物，经化验含有大量铁成分l铁损试验，通过表面温度测量查

17、找故障部位l铁心故障探测以仪（ELCID）l查找铁心故障方面与普通铁损试验方法比较 46常规铁损试验常规铁损试验 n计算需要的激磁电流n红外技术应用、红外扫描n准确找到定子齿顶表面过热故障点n需要电源容量大n齿深部故障不灵敏47 ELCID试验试验n优点：工作量较小，能耗低，试验时间较短n缺点：必须有专用仪器、不能知道实际温升n需要约4的额定磁通n磁探头沿槽扫描n找到齿顶表面以及槽壁或槽底的片间短路点n可以定位到槽深部48定子铁心的反事故措施定子铁心的反事故措施l及时发现铁心故障，及时消除l防止故障扩大l查找铁心表面颜色，有铁锈色异物、齿部松动l异物化验，发现大量铁元素l铁心损耗试验，铁心故障

18、探测试验l确定故障点及严重程度49 调峰机组的问题调峰机组的问题电网负荷峰谷差越来越大在电网负荷低谷期部分发电机组少发或停机备用发电机长期作调峰运行对设备和运行措施有一定要求50 调峰机组的问题调峰机组的问题调峰运行对发电机部件的影响调峰运行对发电机部件的影响对定子绕组的影响对定子绕组的影响1)频繁的起停造成了绝缘内部热应力循环2)并网时产生的周期性转矩和电流冲击3)绕组端部结构松动、磨损等会造成绕组端部振动特性的劣化51 调峰机组的问题调峰机组的问题对转子绕组的影响对转子绕组的影响1）汽轮发电机转子绕组变形汽轮发电机转子绕组变形转子线圈变形与下列几个情况有关：转子线圈与转子本体温差大 转子线

19、圈温升高 转子线圈温度越高则起动次数对铜导线收缩的影响越大；与端部的形式和固定的结构有关；与铜导线的机械强度有关，含银铜线解决绕组变形问题52 调峰机组的问题调峰机组的问题对转子绕组的影响对转子绕组的影响2）铜粉尘问题3）绕组极间连线疲劳断裂53 调峰机组的问题调峰机组的问题对转子齿、槽楔、护环及风扇叶的影响对转子齿、槽楔、护环及风扇叶的影响n低周疲劳可造成转子金属结构件上裂纹的产生和扩大nT形齿问题，在齿顶部容易产生危险的裂纹54 调峰机组的问题调峰机组的问题对转子大轴寿命的影响对转子大轴寿命的影响n发电机频繁起停机，转子反复通过临界转速，轴振动的冲击n两班制运行时，发电机因频繁并网，转矩冲

20、击使轴系造成疲劳积累n转子大轴上会产生低周脉动应力n两班制运行时，发电机经常长时间低速盘车备用n 起/停机运行时，油温不得下降过快。55 调峰机组的问题调峰机组的问题对发电机相关辅助设备和辅机系统的影响对发电机相关辅助设备和辅机系统的影响 电动机的频繁起动导致电动机过早损坏。l开关频繁动作时产生的冲击过电压l 发电机作深度调峰的负荷循环运行时，部分电动停机备用l 开关要相应频繁操作，触头、联动机构等部件磨损和疲劳断裂56 调峰机组的问题调峰机组的问题两班制运行的汽轮发电机应采取的设计措施两班制运行的汽轮发电机应采取的设计措施总原则：按照3040年起停10000次设计使用寿命57 调峰机组的问题

21、调峰机组的问题两班制运行的汽轮发电机应采取的设计措施两班制运行的汽轮发电机应采取的设计措施定子定子1).定子绕组端部固定结构，径向和切向采用刚性结构，轴向可自由伸缩2).定子绕组端部的固有频率应避开2倍工频3).定子线圈槽部固定措施4).加装气隙隔板58调峰机组的问题调峰机组的问题两班制运行的汽轮发电机应采取的设计措施两班制运行的汽轮发电机应采取的设计措施转子转子n绕组采用冷拉含银铜线n敷设高强度耐高温的滑移层n提高极间连线和磁极引出线的柔性n临界转速区的振动值控制n高强度和脆性转变温度（FATT）较高的材料作为转子锻件材料59调峰机组的问题调峰机组的问题两班制运行的汽轮发电机应采取的设计措施

22、两班制运行的汽轮发电机应采取的设计措施转子转子o对转子轴上不可避免的开槽部位进行优化o采用防止应力腐蚀的18Mn18Cr钢材料护环o应在防“铜粉尘”污染方面采取相应设计措施。o加装顶轴油泵以保证低速运转时的油膜厚度。60 调峰机组的问题调峰机组的问题两班制运行的汽轮发电机应采取的设计措施两班制运行的汽轮发电机应采取的设计措施相关辅助设备和辅机系统相关辅助设备和辅机系统n采用可靠的同步装置n停机时氢气除湿问题n采用恒压刷握。n在线监测设备，如绕组局放、绝缘过热、端部振动、转子匝间短路等61 调峰机组的问题调峰机组的问题两班制运行的汽轮发电机应采取的设计措施两班制运行的汽轮发电机应采取的设计措施相

23、关辅助设备和辅机系统相关辅助设备和辅机系统选配高转矩、起动性能良好的电动机变频调速装置、液力耦合器等，改善电动机的起动性能加装温度控制系统，保持定子出口水温和氢气温度稳定62调峰机组的问题调峰机组的问题两班制运行的汽轮发电机两班制运行的汽轮发电机运行和检修中应注意的事项运行和检修中应注意的事项总原则：q新机投产一年后应进行第一次大修q以后按制造厂家规定检修间隔进行检修63 调峰机组的问题调峰机组的问题两班制运行的发电机运行和检修中应注意的事项两班制运行的发电机运行和检修中应注意的事项定子定子n检查定子绕组端部有无松动和绝缘磨损，检查试验确认是否存在100周共振现象n检查定子槽楔是否紧固，必要时

24、用新型锥形短槽楔替换原有槽楔n通过定子绕组真空和压力试验检查冷却系统是否存在泄漏（水压1MPa加8h不如气压0.3MPa加6h）n对运行20年以上的老机组应进行绝缘系统寿命评估64 调峰机组的问题调峰机组的问题两班制运行发电机运行和检修中注意事项两班制运行发电机运行和检修中注意事项转子转子检查转子内冷通道，严防堵塞 对转子中心孔、护环、槽楔等定期进行无损检查。避免长时间低速盘车（50 r/min），以防止“铜粉尘”问题65调峰机组的问题调峰机组的问题两班制运行发电机运行和检修中注意事项两班制运行发电机运行和检修中注意事项n 相关辅助设备和辅机系统相关辅助设备和辅机系统加强开关和厂用电动机的预防

25、性检修，并积极创造条件实施状态检修66 汽轮发电机定子手包绝缘故障及反措汽轮发电机定子手包绝缘故障及反措端部手包绝缘质量不良造成端部短路事故多绝缘事故的外部原因与发电机内湿度过高有关，内部问题是手包绝缘质量不好v发电机内湿度过高问题护环应力腐蚀裂纹绕组的绝缘性能明显下降防止发电机进油降低油中的含水量控制标准67 汽轮发电机定子手包绝缘故障及反措汽轮发电机定子手包绝缘故障及反措q供氢质量不合格可造成发电机内湿度过高q发电机应当经常监视机内的湿度q检查端部线棒绝缘质量的常规试验n直流泄漏试验n端部绝缘表面泄漏电流试验q发电机引线绝缘磨损的问题，应避免存在100Hz的固有频率68 汽轮发电机的在线监

26、测技术汽轮发电机的在线监测技术n发电机工况监测器（GCM）n增强型发电机工况监测器（GCMPlus）n轴电压监测器n定子槽放电监测器n无线电频率监测器（1型）n无线电频率监测器（2型）n无线电频率监测器（3型）n转子匝间短路监测器69 汽轮发电机的在线监测技术汽轮发电机的在线监测技术l轴扭振监测器l电刷工况监测器l定子端部绕组振动监测器l氢气湿度监测器l定子冷却水导电率计l定子铁心/机座振动监测器l定子叠片振动声频监测器l补氢量测量器70 汽轮发电机的在线监测技术汽轮发电机的在线监测技术n氢气漏入水中监测器n氢气纯度分析仪n轴径振动分析仪n二极管击穿监测器n我国的汽轮发电机在线监测技术情况71结束语72通讯地址100045 北京市复兴门外地藏庵南巷1号华北电力科学研究院高压所电话：010-88071268（O）010-63585058（H）E-mail：73