大型汽轮发电机匝间短路保护必要性的探讨

大型汽轮发电机匝间短路保护必要性的探讨作者：匿名2008/1/16 12333633611

通道：关键字：作为现场工作人员，不能详细分析大型发电机是否装有匝间短路保护，只能反映现场发生的几起发电机定子故障进行分析讨论。产(哈尔滨)200MW机组定子绕组槽数为54个，其中同相槽21个，占38.9%，因此发电机定子绕组存在匝间短路的可能性。根据斗河发电厂发生的几起发电机定子短路故障，分析了安装匝间保护的必要性。1发电机故障之一，斗河电厂7号发电机为哈尔滨电机厂产品，qfsn-200-2型，额定容量235MVA，额定定子电压15.75kV，额定定子电流8 625A，冷却方式为水-氢-氢，1986年11月22日正式投入运行。1.1故障情况1987年1月8日5时08分，7号发电机差动保护装置和发电机-干式变压器组差动保护装置动作，主开关跳闸，发电机断开。停机后发现：A . 40号槽棒励磁侧A相分支出线完全烧坏(24股实心，6股空心)，与之短路的B相分支出线(19号槽上棒)烧坏20股；b .励磁侧第3、7槽上端棒水接头烧坏，第2、4、5、6、8槽励磁侧上端棒水接头烧成孔。以上7个槽都属于C相(见图1)；

图1 1987年1月8日7号机组故障示意图

C.励磁侧槽11、12、13、14和15上端钢筋的水接头绝缘破裂，所有钢筋处于a相.1.2故障分析从定子绕组损坏分析，事故是机器端部相间短路和匝间短路同时出现，动作于跳闸是差动保护。由于延时0.5s，无法判断匝间保护是否启动。从这次事故来看，发电机定子绕组一旦发生故障，很可能会发生几种类型的故障，任何延迟动作都会严重扩大损坏程度。但如果其他保护先动作，则无法判断是否动作，不利于分析故障，避免发电机损坏。因此，应针对各种类型的故障安装各种类型的主保护。2.发电机故障2 1990年12月6日2时29分，7号机组再次发生定子绕组短路事故(见图2)。

图2 1990年12月6日7号机组定子绕组短路

2.1事故发生后，检查试验情况。a .所有空气导管中都有积油，定子端部表面有油迹。b .励磁侧22号绝缘箱引水管锥形绝缘根部与聚酯玻璃绳之间有30mm长的放电痕迹，25号绝缘箱与引水管锥形绝缘之间有2mm的间隙，有可见的铜线和爬电痕迹，38、39号绝缘箱与引水管锥形绝缘之间有明显的放电痕迹。c .端线V6、W2固定夹板三颗螺丝松动，绝缘已磨损。周围有油灰状粉末，有6个铅绝缘磨损。d、引水管锥形绝缘处电位迁移试验：7 875V外直流励磁侧12个接头迁移，汽轮机侧(简称汽侧)6个接头迁移，较高电压6 600V，较低电压3 300V。e .检查蒸汽侧2号和53号绝缘箱之间的聚酯/玻璃绳后，发现绳内被烧穿，已越过1号和54号接头，形成穿过绳的导电通路。f .端部固有振动频率测量如下：线圈位置用时钟表示，励磁侧1点外引线固有频率为106.25Hz，7点外引线固有频率为112.5Hz；蒸汽侧5号引水管接头的固有频率为111.24Hz，其他测点的固有频率远离倍频。g .接头锥管绝缘耐压试验结果如下：励磁侧30号和32号接头电位移出严重，交流耐压试验时分别在4 800V和4 000V击穿。打开接头保温后，发现只有两层引水管的手包锥保温深入保温盒。h .聚酯玻璃绳的捆绑压力测试至少为12kV，意味着270s内烟击穿。2.2事故原因上述试验表明，发电机定子短路事故主要由以下三个方面造成：a .制造工艺不良。在导流管绝缘检查时，82根管子中有75根没有深入绝缘箱，它们之间没有搭接长度。手提袋锥体的绝缘分层或松动，绝缘盒填充不当，导致它们之间的连接处出现严重的电位偏移。b .用绝缘盒捆绑的聚酯玻璃绳绝缘强度低，导致烧穿和闪络；发电机密封瓦运行中产生的油雾进入发电机，增加了向外移动的可能性。从这起事故中可以看出，发电机制造工艺和安装设计的原因可能导致发电机棒端绝缘强度降低和振动引起绝缘介质磨损。这会导致发电机定子绕组的各种故障。虽然接地故障和相间故障的概率很大，但匝间短路也是很有可能的。 #p#分页标题#e#

1991年6月14日2点，第三次发电机故障对图3中6号发电机定子接地信号发出报警，定子接地保护只发出信号，未跳闸。停机检查后发现A相出线盒对地短路，处理后高压试验时漏电流还是很大。因此，机组于1991年7月20日转入大修，定子绕组进行了耐压试验。在试验过程中，发现18号盘条的上盘条在蒸汽侧(T侧)。具体位置在T侧铁芯缺口外200mm处，里面有一个25mm长的放电烧黑痕迹。参见图3。

图3 1991年6月14日6号机组定子绕组故障

这两个定子接地故障发生在a相，如果不及时发现，会造成匝间短路故障，损坏发电机。因此，有必要安装匝间短路保护。4发电机故障4 1996年2月15日14时57分，7号发电机运行过程中，发电机差动、发电机-干式变压器组差动等保护装置突然发出动作信号，机组意外跳闸。事故原因分析如下

：A相40号槽端部线圈鼻端外观检查，6根空心导线全部烧断，实心导线17根烧断，绝缘盒一侧崩开，并对内端盖有放电痕迹，由此推断是鼻端连线焊接不良，接头较长时间过热，使环氧胶泥过热，再加充填不实有空隙，形成碳化物；B，C，Y，X连线压板松动，将B，Y，X连线绝缘磨损严重，绝缘强度大幅度下降，同时B相、C相电压升高，碳化物绝缘不好，造成B，Y及B，Y，X短路(见图4)。

图4 7号机1996年2月15日定子绕组短路

正是因为定子绕组会发生相间与匝间短路和分支开焊故障，就应根据这种状态配置相应的主设备保护装置。尤其是随着系统容量的不断增大，大型发电机保护越来越强调安全性，误动不会对系统造成多大的影响，而拒动或延时动作将对系统造成大的冲击，威胁系统的稳定运行，特别是对发电机本身将造成更大的破坏。5 结论 通过以上几次发电机定子绕组短路故障的分析，大致可得出如下结论： a.发电机定子绕组的同槽同相为匝间短路提供了可能性； b.由于制造工艺及材料使用等方面的原因，使发电机的定子绕组短路故障几率增大，相应匝间短路的几率也增大了； c.由于振动的原因，加速了发电机定子线棒外包绝缘的老化，甚至破坏其绝缘，这样使同槽内的上下层线棒之间，尤其在端部，很容易短路，所以匝间短路也是不能排除的。 鉴于以上分析，我们的观点是：发电机除了装设纵差保护、定子接地保护等外，还应装设匝间短路保护，使发电机遭到破坏的几率降至较低。 当然，多一套保护就增加误动的几率，但发电机定子短路故障后，修复发电机定子绕组的工作量非常大，直接经济损失大，工期至少需一个月，间接的经济损失将更大，而发电机保护误动一次的损失是很小的。所以，从经济、安全方面考虑，大型发电机应装设匝间保护。