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100MW汽轮发电机定子绕组故障原因分析 邓松涛 田立 (国电新疆红雁池发电有限公司 乌鲁木齐830047) 摘要：本文主要介绍100MW汽轮发电机定子绕组相间短路及绕组线圈直线部位主绝缘严重磨损等故障的原因分析。 关键词：汽轮发电机 定子绕组 故障 原因分析。 某厂一台型号为SQF-100-2，额定功率100MW，额定电压10.5kV，额定电流6470A，双水内冷型汽轮发电机。在投产运行2年后就多次连续发生较大的停机事故，给电厂造成了巨大经济损失。其中第一次是因外部给水泵出口门法兰刺漏，高压水喷入发电机励侧，造成发电机引出线三相短路及接头盒烧损故障，第二次故障是因发电机汽侧绕组端部模压绝缘与手包绝缘搭接处，线棒间隔垫块与线棒主绝缘之间发生摩擦,造成主绝缘磨损，鼻端手包绝缘处水电接头空心导线发生磨损漏水，造成汽侧三相绕组端部相间、匝间短路事故，此次事故烧毁上下层线棒共14支，第三次故障是在第二次事故后机组只运行了950小时,就再次出现绕组上层一支线棒端部手包绝缘处水电接头空心导线发生断裂漏水，在拆除故障线棒后，对定子绕组做整体耐压试验时,第52号槽上层线棒在电压升到11000伏时主绝缘就被击穿，拆除52号槽上层线棒后发现上下层线棒直线部位主绝缘严重磨损已露出铜线（磨损长度150mm），将发电机全部线棒拆除进行全面检查时，发现有7个测温元件及32支线棒（上层15支、下层17支）被严重磨损。其磨损深度0.8mm—1.2mm之间，长度150mm—200mm之间，发电机被迫提前进入大修并对整台发电机线棒进行了更换，这两次事故给电厂在安全及经济上都造成了巨大损失。为此，为了今后能够更好地避免事故重复发生，现将两次事故原因进行以下分析。 2、原因分析 根据发电机出现的三次事故状况分析，第一次故障是由于外部原因而引起的，而第二、三次故障则跟第一次故障有着很大的关联，同时跟发电机在检修运行维护，制造工艺存在缺陷以及在事故抢修时施工人员责任心不强，对施工工艺要求不严等问题是分不开的，现重点对发电机绕组短路及线棒主绝缘磨损进行分析。 2.1、对发电机绕组短路的分析 2.1.1、该机组在投产运行后的第一次小修中，就发现汽侧端部鼻端间隔垫块，端环支架位置上有多处黄粉及个别绑绳松动现象，由于对存在问题的重视不够，检修时只对松动的垫块和绑绳进行了喷刷环氧树脂处理，当发电机发生第一次三相突然短路后，端部固定结构在如此大的短路电流（根据当时负荷计算此时瞬态短路电流为65765A）所造成的电动力作用冲击下，端部绑绳、端部绝缘支架、端部绝缘间隔垫块必然会受到严重损伤，但由于当时主电网负荷比较紧张只对故障点进行了处理，在没有发电机进行抽转子对定子绕组端部进行全面检查，以及对端部进行双倍频振动频率测试,在没有确定其损伤程度进行必要的加固的情况下，使发电机在带有缺陷的情况下再次投入运行，运行中的发电机端部因电磁力作用，振动幅值逐渐变大加剧了端部线棒与绑绳之间，线棒与间隔垫块之间的摩擦,使整体绝缘性能严重下降，最终导致绝缘薄弱点相间、匝间、对地多点击穿短路。 2.1.2、线棒鼻端水电接头焊接工艺不良，从烧毁的故障线棒抽检发现有2支线棒导线存在严重断股及空心铜线磨穿现象，其中一支线棒导线断股14根空心铜线磨穿2根，另一支线棒导线断股22根空心铜线磨穿1根，另外还有多支线棒断股在3--6根左右，对断股线棒绝缘解剖检查，发现铜线表面积存有大量铜绿，而造成导线断股的主要原因是线棒水电接头在焊接时排列松散不够紧密，导线间绝缘填充物（环氧云母粉）填充不够严实，导线间存在较大间隙，当发电机在运行过程中由于电磁力作用下，松散的导线便彼此相互摩擦，进一步磨掉残余的股间绝缘，造成导线股间短路，在短路部位产生附加损耗与温升，使局部主绝缘加速老化，导线相互间摩擦，使导线自身磨细，在应力比较集中的部位，受电磁力作用下，导线出现疲劳断裂，断裂的导线将直接接触主绝缘，使主绝缘由内向外发生电腐蚀，绝缘厚度日趋变薄，最终导致线棒整体电气绝缘强度降低，在正常工作电压下发生绕组相间击穿短路故障。 2.1.3、绕组鼻端水电接头处手包绝缘松散整体性和密实性较差，其主要原因，在绝缘包扎前实心导线排列整形不够严密，模压绝缘处的缝隙又未能填死，所以造成施工过程中不能将松散的导线整体包扎结实，手包绝缘与模压绝缘搭接处绝缘固化工艺不良，使主绝缘与导线间不能形成一个整体，从而出现分层、脱壳、气隙缺陷，在发电机运行过程中，由于电磁力作用所产生的振动及摩擦，使水电接头处空心导线或焊口在长期疲劳应力的作用下出现疲劳断裂，发电机冷却水从绝缘层中渗留在绕组鼻端间隔垫块之间的绑绳中，在转子风扇的作用下，端部形成水雾状，使整体电气绝缘性能严重下降，另外潮湿的绑绳又起着相间线