摘要：本文对QFSN－200－2型水内冷汽轮发电机定子漏水以及内冷水系统堵塞故障的部位及原因进行分析，并针对这些原因提出相应的预防措施和经验。
关键词：发电机 定子故障 措施经验
0 前言：
华电红雁池发电有限责任公司自2000年至2004年，陆续投产了北京重型电机厂生产的2台和哈尔滨电机厂生产的2台200MW水氢氢内冷发电机，在华电红雁池发电有限责任公司的精心维护下，作为新疆电力系统的主力发电机组一直处于良好的运行状态，多项运行指标在全国同类机组中处于领先位置，但由于这两台机组是我国较早设计、制造的大容量发电机组，在预防发电机定子漏水及内冷水系统堵塞的技术措施方面不如现在的新型大机组全面，本文结合多年来检修维护的经验，并根据《防止电力生产事故的二十五项重点要求》和我公司在2004年设备安全性评价工作、深入开展的需要，对防止发电机定子漏水和内冷水系统阻塞的措施作为专项进行整改。
1 发电机定子漏水故障的部位及原因：
1.1 QFSN－200－2型汽轮发电机定子绕组采用三相双层布置方式，线圈由空、实心导线构成，线圈直径部分经540°换位，上下层线棒共12股空心导线进入一个水盒，因此空心导线的接头处是漏水故障经常发生的部位，其原因是焊接工艺不良出现虚焊、砂眼等。
1.2 空心导线断裂漏水：断裂的位置多数发生在绕组端部，也有在槽内直线换位处，其原因除空心铜线的材质差外，更主要的是绕组在端部的绑扎固定薄弱，在电磁应力的作用下，尤其是2倍工频振动使导线端部和换位处在线圈制作时留下的裂纹扩大发展到断裂而引起漏水。2008年，我公司#1机组小修水压试验时发现水压无法保持，后进入定子膛内进行检查，发现第23槽上层线棒直线段发生漏水现象，经过检修人员近7天奋力抢修，恢复正常。
1.3聚四氟乙烯绝缘引水管漏水，绝缘引水管本身磨破漏水的原因是引水管的材质不好，有砂眼，或者是绝缘引水管过长，运行中引水管与发电机内端盖等金属构件摩擦或相邻绝缘引水管相互没有采取防磨措施而磨破漏水，绝缘引水管与线圈空心股线的水盒联接处压紧螺母松动导致定子漏水。
1.4 机构进出水汇水管与绝缘引水联接头的焊接处出现砂眼、虚焊或压紧螺母松动以及汇水管与进出水母管法兰盘垫子损坏造成漏水。2005年#4机组大修，水压试验发现第34槽靠汽侧上层线棒的绝缘引水管与汇水环连接部位出现漏水现象，剥开手包绝缘处发现该处因安装时没有拧紧后又受机组运行时震动力的影响而松动，紧固后正常。
2 针对漏水现象的检修方案：
2.1大修中加强定子绕组的端部和鼻部的检查，紧固件应无松动，否则应加固，在加固中应预先将绑绳浸透环氧树脂调和漆，并加适型垫块绑扎牢固。
2.2 在运行中，定期测量那冷水箱顶部的含氢量，以便及早发现定子、绕组内漏缺陷，装设漏氢在线监测装置是最好的方法，它起到实时监测的作用，当内冷水系统含氢量超过3％，应加强监视，即每班应增加检测次数，若超过20％则应立即停机检查。
2.3 定子绝缘引水管应采用质量可靠的绝缘引水管，机内引水管应避免交叉相碰或与其他构件相碰，对位于出线小室内出现交叉的应用浸漆的涤纶毡将他们隔离绑扎固定，绝缘引水管的长度要合适，对内端盖应保持20mm以上距离，并根据制造厂的要求对使用期限已到的引水管进行更换。
2.4 增设漏水监测装置，采用可靠灵活的漏水报警装置，如现在的水内冷机组广泛采用的湿度差动检漏仪或补偿式发电机检漏仪，由于在早期的机组中未安装这类设备，因此可在大修作为更改项目来落实。
2.5大修中应认真仔细做好发电机定子漏水部位的查找检验，这是检修维护最有效的措施。
2.6为了确保水内冷发电机定子安全可靠运行，在机组大修要对其进行严格的水压试验，以检验定子绕组水回路的严密性，这是一项十分重要和细致的工作，稍有疏忽就会造成严重后果，因为工作中马虎未能发现并消除渗漏点，投运后就可能引起绝缘损坏事故，甚至扩大到烧损线圈，烧坏铁芯，而对漏水部位判断不正确将造成人力、物力的浪费，因此要严肃认真，十分仔细地进行水压试验，我们在历次大修进行水压试验中积累了以下几点经验：
2.6.1定子绕组注水时，应注意排气，保证被试的定子绕组全部充满水，切不能出现只有一部分线圈中有水，而另一部分线圈却充满的是气体。做好排气工作，还能保证水压试验顺利进行，可以避免残余气体受气温影响造成的水压试验数据变化或者结果误判。
2.6.2水压试验用的监视压力表计应经效验合格，管道要畅通。
2.6.3所加的水压大小和持续时间应按制造厂的要求或《检修规程》的规定执行。
2.6.4在升压过程中，发电机定子两端应有专人监护，观察各部位有无异常，若发现有渗漏现象，应消除后才能继续升压，当升至规定压力时，并重新开始计时，全面检查各焊接头处有无渗漏现象，在整个试验过程中，每隔一定时间应对各部位有无渗漏现象进行一次全面检查。
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2.6.5检查定子线圈空心导线水电接头是否存在渗漏缺陷，还应结合线圈端部绝缘表面的电位测试试验，即电位外移来进行判断。
2.6.6若发现有漏点，应详细做好记录，包括漏水的接头编号，漏水特征，以便分析比较，为进一步确定漏水的具体部位，可将漏水接头处绝缘剥去，甚至烫开空心股线两侧的实心股线焊头，将漏水部位擦干或烘干后再重新升压试验，仔细观察首先出现水印的部位，必要时撬动一下空心股线的位置，仔细观察出现水印的部位有无变化，判断准确后进行处理。
2.6.7用氟利昂捡漏，在定子线圈回路内充以氟利昂气体，然后用氟利昂检漏仪对接头逐个检测，这种方法的灵敏度高，比较容易查出铁芯内直线部分的缺陷。
3、水内冷定子绕组堵塞故障及预防措施：
3.1水内冷定子绕组堵塞故障及原因分析：定子水内冷发电机的定子绕组由于空心导线堵塞导致局部过热，最终损坏绝缘。此类故障的发生原因，可分为机械杂物堵塞和结垢性堵塞两种，机械杂物堵塞是由于内冷水管道接头使用橡皮垫和进水滤网冲破后产生的碎块等机械杂物被冷水带入空心导线造成局部堵塞，使流经这些空心导线的冷却水流量减少，甚至中断，从而导致个别线圈的温度迅速升高。结垢堵塞是由于冷却水质长期不合格，导电率、硬度、PH值、含O2量和含NH3量超标，很可能是铜的氧化物迅速生成，形成胶状物质使空心导线的通流截面逐渐减少，同时大幅度降低了热交换的能力，长此下去，就会使线圈温度普遍升高，在内冷水系统堵塞故障的主要原因是机械杂物堵塞引起，有的则是机械性杂物和结垢性堵塞两个因素同时作用的结果，即铜的氧化物形成的胶状物质粘附在空心导线内壁使其通流面积减少，这样混在冷却水中的机械杂质进入空心导线后就容易被卡住而形成堵塞，导致整个线棒冷却水流量大幅减少，从而使该线棒的温度升高。制造中留下的缺陷也是堵塞产生的一个重要原因，有的故障阻塞部位是在线棒弯形处，空心导线已被挤扁，如果此处的空心导线正好又是一个接头，造成通流截面减少，情况更为严重。在发生定子线棒局部过热时，如不及时采取相应的措施线棒温度将继续升高，当阻塞段的温度升高到130℃～140℃左右时，空心导线中的冷却水将迅速气化，形成汽阻，造成冷却水中断，致使整个线棒的温升急剧升高，由于高温下的铜的机械强度的降低和气体的不断膨胀，最终可能是空心导线鼓泡涨裂，造成漏水，绝缘损坏和造成发电机定子一点接地。
3.2水内冷定子绕组堵塞故障的预防措施：
3.2.1重视发电机内冷水系统的管理和清扫，防止异物进入或遗留在水箱，冷却器和管道中，水系统管路中各橡皮垫，在大修中必须更换为聚四氟乙烯垫，在更换中注意工艺质量，并保证法兰压紧后垫子的内孔大于法兰的内径，为防止冷却水进口滤网破裂，冲进管路造成堵塞，应将其改为用0.8mm的不锈钢板冲0.5～1.0mm小孔的过滤器，且保证改造后的流量不变。
3.2.2严格做内冷水质的监督和控制，保证冷却水质的各项指标均符合部颁规程和制造厂规定，对水质长期达不到要求时应加装专用的冷却水去离子器，必要时还应对冷却水箱充N2进行保护。
3.2.3加强对发电机线棒温度的监视，记录和分析工作，以便及时发现个别线圈温度异常，不但要注意监视线圈的最高温度，还应注意分析线圈间温差的变化，以便及时发现空心导线堵塞的早期征兆。
3.2.4为便于及时发现定子线棒局部温度异常，应将发电机的温度巡测装置设置温差报警功能，这样可以在发电机局部堵塞时，即使线圈的最高温度未越限，也能依靠温差监测功能发现异常并发出信号，以便能及时采取对策消除故障。
3.2.5在发电机大小修期间应认真进行定子水路的反冲洗工作，如果大修间隔长，其间应酌情增加反冲洗次数。
3.2.6必要时可以做热水流温升试验，就是将54槽的108根线棒先通入温度较低内冷水进行冲洗，一定时间后，在内冷水箱合适位置接入不锈钢专用加热器，加热器功率选择适当，投入加热器后，监视定子线棒的温升变化情况，结果容易判断，温升较慢的线棒存在堵塞状况的几率就会较大，需要重点检查，可以拆开两端接头，接入专用清洗设备进行单独冲洗以检测其水流状况，超声波水流量试验也是一种检修期间的监测定子线棒堵塞的试验手段。
3.2.7一经发现个别线圈的温度异常升高，说明该线圈已有部分空心导线堵塞，应加强监视，并适当提高进水压力，增大冷却水流量，必要时还可以适当控制发电机定子电流，以避免故障线圈的温度继续升高，并及时进行反冲洗。
3.2.8当反冲洗无效时，线圈温度继续升高达到上限或“温差极大”报警，为避免发生事故，应控制定子电流并停机处理。
3.2.9出线套管水接头以及绝缘引水管与线圈的水电接头和汇水管的接头处的球面接触要求保证严密，最好不加垫圈，如因泄漏而必须加装垫圈时，一定要采取措施固定好锥形垫圈，防止装偏或受力后变形堵塞水路。
做好以上各项措施，可以在很大程度上减少水内冷发电机定子线圈的故障率，保证设备的正常运行。结合我公司近10年的检修成果，发现做好预防工作和严格执行规程规定的试验方法及试验标准完全能够保证发电机的检修目的。
参考文献：
1 徐经华、何玉书主编的《200MW机组运行、检修岗位技术培训教材》
2 王绍禹、周德贵主编的《大型发电机绝缘的运行特性与试验》水利电力出版社出版 1991.12
作者简介：
米春雷，工程师，从事发电厂电气维修工作，在华电新疆发电有限公司红雁池分公司工作，单位地址，乌鲁木齐市红雁池路97号 邮政编码：830047。
论文作者:米春雷
论文发表刊物:《电力设备》2019年第23期
论文发表时间:2020/5/6