其他相关详解：汽轮发电机重大事故分析及案例[2]

查看全部 · 发表于 2021-5-13 09:39:05

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绝缘击穿接地事故

绝缘击穿接地是汽轮发电机的一种多发事故，如某电厂 600MW发电机，因转子励磁引线压板螺栓头断裂，造成机毁，损失惨重，历时半年才得以修复。又如另一台进口的 660MW 发电机，1994 年12 月并网运行，l996 年发生事故．总共只运行了3702h。事故后停机检查，发现定子 B 相绝缘被击穿接地，汽端定子铁心第 2l槽有 4 段铁齿烧损，出现 150mm × 90mm × 50mm 的大洞，部分线棒绝缘因过热损坏，因铁心熔化产生的金属熔渣将转子表面和定子瞠内击伤，历经 4 个月才得以修复。事故原因一是铁心有伤，产生较大涡流，二是端部通风不良。图 5 为汽侧铁心烧损部位。

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上述事故中，制造质量欠佳是发生事故的主要原因，这包括设计、工艺、原材料、厂内试验等，但最主要的还是管理问题。原本有些质量问题在制造厂或工地经返修是可以排除的，而有些质量问题却无法修复、弥补，造成永久性缺陷。比如加工轴颈时其直径小于设计值，或因在厂内做超速试验时断油发生轴颈研磨，不得不将轴颈直径车小；转子通风孔加工时局部地方的通风孔横截面积小于标准值等。

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发电机转子线圈事故

1.发电机转子线圈引出线崩毁事故

发电机转子线圈是发电机励磁的重要组成部分，其引出线崩断，会使运行中的发电机定子线圈失去励磁而引发事故。

四川某电厂#1 发电机 1992 年投入运行。由于辅机设备突然故障短时停机，发电机和励磁机的碳刷、碳刷架、卡簧得到清灰检查，两只发电机转子碳刷(正、负极各一只)被更换。#1 发电机正常启机升压至 4.8kV、6.3kV 时，对发电机、励磁机的常规绝缘检查未发现任何异常，并网后带有功负荷4MW、无功 2MVar、定子电流 400A 时，发电机正极滑环上有一只碳刷出现跳动声响，无火花出现。经调整，卡簧压力仍无法消除，不久，发电机滑环处突然迸发出长达 1m的强烈火花，立即按下紧急跳闸按钮，#1 发电机解列停机。穿过正极滑环的负极引线绝缘受损，是造成负极引线与正极滑环短路的原因。

从设计方面来看，发电机转子绕组引入连续励磁电流的正、负极滑环可以在发电机转子的两端，也可以在转子的同一端。#1 发电机的正、负极滑环就是按照在转子同一端集中布置在汽轮机侧设计制造。

这样的设计存在如下弊端：负极引线穿过正极滑环，给负极引线与正极滑环提供了短路机会；使发电机侧的滑环与发电机端盖间的距离相对缩短，仅有25mm(发电机正、负极滑环按两端设计布置，该尺寸为 50mm)，起吊发电机端盖很容易机械撞伤引线绝缘；十分不便日常检查穿过正极滑环处负极引线的绝缘及引线下的绝缘垫块。

发电机正、负极滑环的表面，每隔 10mm 的宽度有起冷却作用的螺旋形导风沟 (宽约 5mm），存在弊端：它使碳刷有效接触面降低，接触电阻加大，发热增大，温度升高。最恶劣的时候，#1 机正、负极滑环温度高达 120℃；螺旋形导风沟(宽约 5mm)过宽，碳刷与导风沟相切割力度变化大，磨损脱落的碳粉较多。

2.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，轻则使机组振动增大超标，重则使机组大轴、轴承及其他部件磁化，以致烧损等，危害机组安全运行。

如某电厂#1 发电机，1991 年 8 月投入运行，1993 年 4 月发生转子绕组匝间短路并接地故障。事故后拔护环检查，发现护环下绝缘瓦块烧穿，汽侧 S 极#7、#8 线包表层线匝有短路痕迹，其间绝缘隔板被烧成深 15mm、长 100mm的沟槽，#8 线包表层线匝烧成缺口，面积为 9mm× 10mm，密封瓦及转子轴颈大面积烧伤，大轴磁化。事故原因是制造过程中端部遗留有金属异物，经长期运行使得线匝短路。

又如某电厂#1 发电机．l993 年 3 月投入运行，转子频繁出现不稳定接地信号，数次进行技术处理，消除接地点。1998 年 6 月，机组消除缺陷后在启动中出现发电机#5、#6 瓦轴振增大问题。重新检查转子绕组时，发现最小一套线包(最里面)引至滑环的软连接线呈形，与第二套线包底匝铜导线短路，后在现场处理恢复运行。

再如某电厂#4 双水内冷发电机于 l995 年 12月突然发生转子滑环着火事故。事后检查，发现正极滑环烧毁、刷架烧焦、负极引线入口处烧成椭圆形空洞 (约 40mm × 50mm × 60mm)，2/3 以上铜皮引线截面烧断，从整流柜接到正极滑环的6根电缆长达 600mm 绝缘及铜鼻子被烧毁，原因是转子绕组先发生一点接地后发展为正负极短路。

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定子事故

7.1定子绕组事故

7.11水冷定子线圈烧坏

国产 QFSN-3002-2 型(水氢氢)和 QFS-3002-2型(双水内冷)发电机定子线圈均是水内冷，近年来发生多台定子线圈烧坏事故。发电机在运行中因线圈局部温度升高，绝缘过热损坏造成线圈接地短路。事故后检查发现，多台发电机定子线圈中空心导线内有异物，堵塞了导线空心部分，造成局部过热，损坏绝缘，有的甚至将导线烧熔，铁心也受到不同程度的损坏。

空心导线被异物堵塞的原因，大部分是在制造过程中造成的，如有2台发电机在事故后检查出空心导体中遗留有在厂内做水压试验时用的堵头(橡皮塞)；造成堵塞的原因还有：因过滤网破裂致使杂物进入水路引起堵塞，或过滤网清理不及时造成杂物堵塞，PH 值控制不当造成铜管中结垢(氧化铜)而发生堵塞等。图 6 为转子引线固定结构。

7.1.2定子空心铜线或引水管破裂漏水

QFS-300-2 型发电机发生过多台次空心铜导线破裂漏水事故，引水管破裂事故发生过 5 台次。造成空心铜导线破裂的原因主要是对原材料或成品的探伤检查不严格及工艺不良；引水管破裂原因与检查不严、设计和工艺均有关，如相互交叉磨破、与外壳距离不够而放电、固定不良导致磨破、安装或检修时不慎受伤破裂等。

7.1.3定子水路断水

近年来，定子内冷水系统断水造成停机事故较为突出。其原因包括，水箱水位过低、流量小使断水保护运作停机；运行中水量波动过大、断水保护动作；内冷水泵无安全阀，水路出现汽化，中止流量；水泵振动大、辅助接触器不良使保护器动作及引水管破裂。

7.1.4定子绕组出口短路

QFSN-300-2 型发电机，先后有数台在运行中发生过出口突然短路事故，原因各异。如某电厂#1发电机因水蒸汽进入出线箱，造成绝缘电阻降低，引起绕组接地短路，击穿出线箱，强大的汽浪花将出线箱炸裂。运行 1 个月后停机检查，发现副励磁机 (无刷励磁系统) 风扇 12 只 M12 固定螺栓被切断。1993 年和 1996 年，某电厂#1 发电机（与上述发电机同型）先后因变压器爆炸造成出口短路事故。检查发现，励端定子线圈渐伸线部位垫块松动，T形压板下的环氧填料震碎；部分槽的端部并头套接头渗水。又如某电厂#1 发电机，由于定子 AB 引线绝缘盒密封不严，电位较高，A1 引线表面有油污形成爬电通路，通过引线绝缘支架的固定螺栓接地，导致BC相相电压升高，C相一线圈引水管接头对内端盖放电，最终形成三相接地短路。事故后检查发现，A相过渡引线并联块(或称软联接头)处严重烧伤，B相并联块绝缘盒炸裂，B2、#38 槽接头引水管锥体部分鲷线烧断，内端盖 2 根固定螺栓烧熔。

7.2定子铁心事故

定子铁心事故方面，汽轮发电机铁心损坏事故也比较多见，有的是在制造厂内发现，有的在运行中发现。例如：某电厂#3 发电机，因转子上 3 只平衡螺丝脱落，将定子铁心磨损，约有20多个铁心段受到磨损，造成局部铁心短路；某电厂#4 发电机，在制造厂内作铁损试验时，发现局部严重过热，后在厂内返工；某电厂#1 发电机，在厂内叠装铁心时，将#19、#29、#39、#49 槽的铁心段的通风道压扁，造成通风道狭窄，只剩 42mm ～ 5.5mm(正常为 8mm)，使定子铁心出现终身缺陷；某电厂因叠装铁心时工艺未按技术要求，致使铁心出现松动。

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励磁系统事故

8.1副励磁机烧损

某电厂#3 发电机系国产优化型 600MW 汽轮发电机，试运及投运后即出现问题。该型发电机采用无刷励磁系统，有主、副励磁机。安装调试运行中，发生过副励磁机引出线断裂引起短路接地事故，将副励磁机烧损。究其原因，均与设计、工艺有关，系引线与外壳距离较短、引线固定不牢振动过大所致。

8.2转子励磁引线固定螺栓断裂事故

同样是该机，1996 年 1 月正式投运，1998 年 3月发生转子励磁引线夹板螺栓头断裂后窜出，将定转子打伤，造成定子绕组绝缘损坏短路接地事故，发电机受到严重损坏。制造厂分析认为，螺栓断裂原因是加工尺寸不符合图纸要求，转轴上螺孔深度没有达到设计要求，引线夹板未被压紧使螺栓头承载交变应力，加之螺栓加工面粗糙、应力过于集中发生疲劳断裂。

8.3 厂内加工转子时发生误切引发事故

某电厂 600MW 发电机，转子在厂内加工时，将励磁机端轴颈车出长200mm、宽2mm、深1.5mm的沟，只得将轴颈车小，因而造成永久性缺陷。