发电机定子线圈温度异常的分析方法-北京华球(中国)

发电机定子线圈温度异常的分析方法-北京华球(中国)

  某公司发电机系东方电机厂生产的QFSN-210-2型汽轮发电机，冷却方式为水-氢-氢型。即定子线圈采用水内冷,转子线圈采用氢内冷,定子铁芯采用表面氢冷的方式。发电机定子线圈局部温度过高会损坏绝缘，温度异常若不能及时发现并予以处理,将会引发定子线圈接地或相间短路故障,后果非常严重。采用水氢氢冷却方式的发电机定子线圈上下层间,均装有测温测点,定子线圈及端部引出线的每条水支路的出水端都装设有测温测点,通过硬接线方式将温度信号送至DCS系统,目的是为了让运行人员及时掌握定子线圈及其冷却水的温度变化情况,以便对发电机运行状况进行实时分析,对出现异常情况进行判断,并采取措施加以处理。

01.水内冷发电机定子线圈结构特点

以东方电机QFSN-210-2型汽轮发电机为例,发电机定子线圈为三相双层短节距绕组,双层绕组的线圈具有同样的尺寸,线圈的一个边为上层线棒,另一边为下层线棒。

定子线圈为双星形接线方式,磁极对数p=1,相数m=3,定子槽数z=54,极距t=27,节距y=1~23,因此可知:

每极下槽数Q=Z÷2p=54/2=27

每极每相槽数q=Z÷2pm=54/(2×1×3)=9

槽间角α=360P/54=6.67°

相与相相隔槽数n=120°/6.67°=18

根据发电机的定子槽数可知,绕组由54个线圈组成,每相有18个线圈,18个线圈分成两个组,每个组有9个线圈,分别置于两个磁极下。从汽机侧看,QFSN-210-2水内冷汽轮发电机定子线圈布置、排列和编号方式如图一所示,为了便于分析,为定子铁芯和线棒编号,#1线棒的位置在右侧水平线向下的第一槽处,12点处为15槽的位置,即#15线棒位置,以此类推。根据定子线圈布置和排列方式,可绘制出水内冷发电机定子线圈展开图

图一定子线圈布置，排列图

图二 定子线圈联接图

02.水内冷发电机定子线圈及冷却水回路温度测点布置

水内冷发电机定子线圈和出线套管的每条水支路的出水端各装设一个电阻测温元件(RTD),共计57个温度测点;

定子每槽上层和下层线棒之间各装设一个电阻测温元件(RTD),共计54个温度测点。测温元件为100(0℃)铂热电阻(双支元件),所有测温元件在机座内的引线均为屏蔽线。

通过分析210MW水内冷汽轮发电机定子线圈布置、排列方式和定子线圈结构型式,可绘制出发电机定子线圈联结图,如图2所示。

从图1和图2中都可以看到定子线圈出水温度测点安装在汽端汇水环的每个支管上,定子线圈出水测点编号与相应线圈上层线棒编号相同,例如#1上层线棒与#23下层线棒组成的线圈,其出水测点编号是1,#2上层线棒与#24下层线棒组成的线圈,其出水测点编号是2,以此类推,#54上层线棒与#22下层线棒组成的线圈,其出水测点编号是54定子线圈温度测点安装在每槽上层和下层线圈之间,#1槽上下层线圈之间安装的测温元件编号为55,#2槽上下层线圈之间安装的测温元件编号为56,相应#54槽测温元件编号为108,共计54个线圈温度测点。

通常,水内冷发电机出线套管与定子线圈冷却水回路是分开的,套管冷却水自发电机定子冷却水进水母管引入出线罩内出线套管进水汇水管,再通过绝缘引水管引至中性点套管后,经引水管到同相端部出线套管,最后进入出水汇水管后汇流至发电机定子冷却水出水母管,每个出线套管出水引水管处安装一个温度测点,共3个。上述温度测点通常通过硬接线方式,将模拟信号送至DCS系统,以便在发电机运行中进行监视。

图三 定子上下层线棒图

03.定子线圈温度异常的分析和判断

我厂规定当发电机定子绕组出水温度读数相差大于8℃，要对定子水路进行检查分析，温差达到12℃或定子绕组出水温度高于85℃时，应停止发电机运行。（定子线棒最高与最低温度间的温差达8℃或定子线棒引水管出水温差达8℃时，应报警、查明原因并加强监视。此时可降低负荷。一旦定子线棒温差达14℃或定子引水管出水温差达12℃，或任一定子槽内层间测温元件温度超过90℃或出水温度超过85℃时，在确认测温元件无误后，为避免发生重大事故，应立即停机，进行反冲洗及有关检查处理。

日常运行中,维护人员应严密监视水内冷发电机定子线圈和定子线圈出水温度,发现温度异常变化、接近或超过规定值,必须认真检查分析,查找原因,必要时采取调整发电机出力和冷却水进水温度等办法,判断发电机定子线圈是否存在异常过热情况。

通过图1、图2,可以方便的对发电机定子线圈出现温度异常的运行情况进行分析判断举例说明,发电机运行中,假如发现定子线圈冷却水出水度测点1显示偏高,由于#1槽上层线棒和#23槽下层线棒冷却水汇集到安装温度测点1的出水管里,因此,通过检查#1槽定子线圈和#23槽定子线圈温度有无明显变化,来判断冷却水水温高是测量问题,还是这两根定子线棒异常过热引起;相应的若出水温度测点33显示偏高,则通过检查#33槽定子线圈和#1槽定子线圈温度变化情况,判明原因;同理,在发现某一槽内定子线圈温度异常时,也可以通过检查与该槽上下层定子线棒相对应的出水温度的变化情况,例如#13槽定子线圈温度测点67显示偏高,则应检查13槽上下层线棒对应的冷却水出水温度是否升高,即出水温度测点13、45显示是否升高,以判断原因所在。

定子线棒堵塞是水内冷发电机一种较常见的故障,只有了解发电机内部结构,掌握发电机定子线圈绕制方式和定冷水水回路、温度测点布置情况,才能根据故障现象分析内在原因。也只有认真落实“二十五项反措”要求,才能预防因定子线棒堵塞造成的水内冷发电机损坏事故发生。