浅谈390H型燃机发电机转子故障处理及分析
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摘 要： 某电厂 1号机组为美国GE公司生产的390H型燃汽-蒸汽联合循环发机组，自2005年投入运行以来发生了多次发电机转子直流电阻、交流阻抗异常情况。本文通过故障现象分析故障产生的原因，并寻求有效的处理办法，为同类型机组的安全运行提供参考意见和建议。
关键词： 燃气轮机；发电机；转子；故障；处理
一、机组检修背景
某电厂1号发电机组为GE公司生产的9F级单轴燃气-蒸汽联合循环机组，其发电机为390H型，额定容量468MW，额定电压19KV，额定电流14221A，冷却方式为全氢冷。自2005年投入运行以来已发生了多次发电机转子直流电阻、交流阻抗异常情况。
2010年1号机组中修，测得1号发电机转子直流电阻同比增大了8%，而交流阻抗无异常，初步怀疑是发电机转子内部存在连接松动现象。转子返厂修理，哈尔滨电机厂解体检查确认为导电螺杆引线连接装配松动引起的，更换引线装配、导电螺钉、导电杆等零部件，并做动平衡后试验正常。
2013年1号机小修，测得发电机转子直流电阻正常，交流阻抗同比小了5%，加100V测两极电压时发现内环极比外环极小5V（见附表1），判断1号机发电机转子绕组可能存在匝间短路情况。于2013年2月委托哈尔滨电利电站设备有限责任公司，对转子上述问题进行现场处理。处理过程中哈电人员发现在5号线圈附近和第3匝线圈焊口位置存在焊渣突起，焊渣磨破绝缘造成了匝间短路。在找到了匝间短路位置后对引起匝间短路的焊渣突起进行了修磨处理，更换了匝间绝缘并粘牢，检查其他容易发生绝缘脱落的位置，对180°外环7号线圈底部脱落的过桥绝缘垫进行了更换，装配时更换护环绝缘瓦及阻尼瓦后试验正常。
二、转子故障的发现与处理
2014年11月1号机小修，测得发电机转子直流电阻正常，交流阻抗与2013年转子端部线圈返修后相比降低了4.7%。（见附表1、2），遂加强了对转子交流阻抗的监测。随后在2015年4月试验中发现交流阻抗比2014年11月的试验数据又降低了0.7%，（见附表3），初步判断发电机转子线棒存在绝缘腐蚀和匝间短路现象。2015年5月1号发电机密封油大量流入发电机膛内，转子槽内及线圈层间有较多积油和油气，严重影响转子线棒层间绝缘，为线圈对地绝缘埋下了安全隐患，故于2016年将转子送到哈尔滨电机厂进行大修。
转子解体大修过程中，拆除护环及槽楔时发现线圈有多处匝间绝缘变色，槽楔有污迹，说明之前槽楔安装不紧密。转角处绝缘胶有异常，垫块与线圈间接触面不平整，绝缘存在磨损的隐患，而线圈直线部分则有近1/3匝间绝缘出现开裂状态，用手就可以轻易地撕下整条或部分绝缘层，可见匝间绝缘确实存在较大问题。
在对线圈绝缘进行了更新，更换导电螺钉，并进行线棒整形、焊口打磨、绝缘热处理后转子顺利通过各项试验，交流阻抗数据也恢复了正常。
三、经验总结与建议
实际工作经验证明直流电阻、交流阻抗和两极电压等电气试验能较为准确的反应出燃气轮机转子的绝缘情况，特别是对连接装配松动、匝间短路的反应较为灵敏。为了保证发电机组的安全运行，检修班组应严格按照相关试验规程对燃气轮机转子进行各项电气试验，并将试验数据与相关规程、制造厂家规定以及历年数据进行比较，对数据的明显变化提高警惕，查明其产生原因。
GE公司390H型发电机转子的导电螺钉存在一定的设计缺陷，极易发生运行中松动的现象，1号发电机及其他兄弟单位已多有发生。建议有同型号机组的单位加强发电机转子直流电阻的监测及检查，检查时应测量发电机转子在不同角度下的阻值，与历史数据相比较，阻值不应该发生明显的改变，在发现问题时及时对旧款的导电螺钉进行更换。
发电子转子较易发生层间、匝间绝缘不良的情况，应在小修时增加转子交流阻抗试验项目，对曾经发生过故障的机组更要缩短测量时间，以便及时掌握转子的运行情况，有条件的单位还可考虑加装发电机转子匝间短路在线监测装置。
四、故障原因分析
燃机凭借自身优良的特性被看做是电网调峰的最佳选择之一，但根据型号和运行方式的不同，其调峰运行的机动性也不尽相同，而采取频繁启停的方式参与调峰运行，则给大型燃机安全生产带来相当大的安全隐患。2011年华东电监局就曾做过相关调查，调研范围包括了华东区域5家发电企业的11台9FA级燃气―蒸汽联合循环发电机组，全部采用美国GE公司9FA机型，分别在2005年底和2006年初陆续建成投产。调查中发现大部分采用昼开夜停的两班制运行方式，在电网中实际上起到了主力调峰作用的机组都曾多次出现过火焰筒热障涂层脱落、鼓包变形和破裂等现象，而类似情况在连续运行机组中较少发生。此次发生故障的1号机组就在参与调查的对象中，从2005年投产以来已经发生了多次转子故障，本次大修还发现发电机定子出现了励端和汽端铁芯退化的问题，生产厂商GE公司分析后认为故障的频繁发生与机组的运行负荷有着很大的关系。因此，燃气发电企业需和电力调度机构加强协商和沟通，合理安排燃机的运行和启停方式以及调峰策略，尽量避免频繁启停和调峰深度过大，以保证燃机的安全运行，减小机组检修维护成本。
参考文献