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某300MW发电机转子异常振动分析及预防

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某3 00M ̄r发电机转子异常振动分析及预防 田振宙 , 陈光 , 王进瑶 (1.华电乌达热电有限公司。内蒙古乌海016040;2.华电电力科学研究院。浙江杭州310030) 摘要:通过对某公司≠≠1发电机发生误强励前后发电机空载特性参数及转子绕组的交流阻抗和功率 损耗等测试数据分析,论述了强励电流冲击对发电机转子绕组的影响以及机组异常振动与发电机转子 绕组匝间短路的关系,并提出相应的防范措施。 关键词:励磁系统试验; 发电机异常振动;诊断分析; 预防措施 DOl:10.3969 ̄.ISSN.2095—3429.2014.05.010 中图分类号:TM31 1 文献标识码:B 文章编号:2095—3429(201 4)05—0040—03 Analysis and Prevention of Abnormal Vibration of a 300MW Turbo Generator Rotor TIAN Zhen—zhou , CHEN Guang , WANG Jin—yao (1.Huadian Wuda Thermal Power Co.,Ltd,Wuhai 016040,China;2.Huadian Electric Power Research Institute,Hangzhou 310030,China) Abstract:This article discusses the influence of generator rotor windings under strong exciting current shock and the relationship between abnormal vibration of generator and short circuit of generator rotor windings.Based on analysis be- fore-and-after the generator have some mal-excitations with some test data like no——load characteristic parameters and gen- erator rotor windings’AC Impedance and power loss.And then put forward the corresponding precautions. Key words:excitation system test;abnormal vibration generator;diagnostic analysis;preventive measures 0引言 某公司#l发电机型号为QFSN一300—2—20B,额定 #5、#6轴瓦振动出现异常增大,其中#6轴振Y方向最大 振幅达137um。通过调整机组有无功负荷进行试验,发 现#5、#6轴瓦振动与机组无功负荷变化呈非线性正相 关关系。据此初步判断发电机转子绕组发生了匝间短 路。为控制机组振动,经联系调度同意后机组采取进相 功率300MW,额定电压20kV,额定电流10189A,励磁 电压455V,励磁电流2075A,功率因数0.85,F级绝缘, 采用ABB UNITROL 5000双通道数字式自并励静态励 磁系统,2005年12月26日投产。 2013年3月28日,按省调文件要求做#l发电机励磁 装系统PSS参数优化试验,在进行无补偿相频特性测试 运行方式,使振动得到有效控制。在机组并网运行一个 多月时间内,#5、#6轴瓦振动控制在30~50um。 过程中,因频谱分析仪白噪声输出信号异常,引起#1发 1 分析诊断 从#1机组DCS调取2013年3月28日前最近一次机 组启动时发电机励磁参数与2013年3月28日开机发电 机励磁参数进行比较分析,发现2013年3月20日#l机组 电机强行励磁动作,并触发励磁保护动作,灭磁开关跳 闸,发电机失磁,机组跳闸。在机组重新启动过程中,当 转速达到3000r/min后投入发电机励磁进行升压时, 作者简介: 田振宙(1971一),男,内蒙古丰镇人,本科,高级工程师,从事发电厂电气系统研究与发电企业管理等工作。 4。I 总N。第.5。/20 期 14第 卷 正常开机并列前发电机夺载励磁参数(如罔1所示)与 2013年3月28日#1机组跳闸后开机并列前发电机空载 组的交流阻抗减少11.02%,功率损耗增加l1.03%;转 速3000/airn时转子绕组交流阻抗减少1 1.45%,功率损 耗增加10.87%,可见#l发电机在3月28日发生强励后 转子绕组的交流阻抗和功率损耗测试数据较2008年9 励磁参数(如图2所示)存在明 差异:3月20日开机发 电机定子电压达到额定值时对应的转子电压为l20V, 转子电流732.3A,而3月28日#l机组跳闸后开机发电机 月29日#l机组大修后发电机转子绕组的交流阻抗和功 率损耗测试数据也发生了皿著变化。 定子电压达到额定值时所埘应的转子电压、电流分别 为131.8V和886A,其巾空载励磁电压增 ̄Jlf9.6%,空载 励磁电流增加2l%,可见}}1发电机空载特性发生的变 化是很明显的。根据发电机定子绕组感应电势和转子 励磁电流对应关系分析,该现象说明发电机转子绕组 的有效匝数较强励动作前减少了。 再将2013年5月8日#1发电机转子绕组的直流电阻 测试值与出厂试验值折算到同一温度(75℃)下进行比 较(见表2),阻值较出厂试验值减小了10.8%,差值远 超2%。 通过以上分析,可确认该发电机转子绕组已发生 了静态匝问短路。由于转子绕组匝间短路导致发电机 转子旋转磁场不对称,造成发电机两侧#5、#6轴瓦振动 异常增大。 综合分析,2013年3月28日励磁系统试验引起强励 误动对发电机转子绕组形成的剧烈冲击,应为造成转 子绕组故障的直接原因。从ECS调取201 3if-3月28日}}1 机组励磁系统PSS参数优化试验引起#1发电机强励动 作时的数据记录,发电机励磁电压、电流分别高达 9l1.7V和4176.5A,强励倍数为额定值的2倍以上,持续 时间约2s。GB/T 7409.3—2007《大中型同步发电机励磁 系统技术要求》中提l叶l,发电机“励磁系统的顶值电流 应不超过2倍额定励磁电流,允许持续时间应不小于 图1 2013年3月20日#1发电机并列前发电机空载励磁参数 10s”【II。这次发电机强励动作持续时间虽然仅有2s左 右,但强励电流已达额定励磁电流的2.0l倍。按照 GB/T 7064—2008《隐极同步发电机技术要求》,发电机 转子绕组承受2.【)1倍额定励磁电流的时间应不小于 10s[ 。据此,说明该发电机转子绕组承受过流的能力并 不满足GB/T 7064要求。 2故障处理与防范措施 发电机转子抽出后拆下护环检查,发现汽励两侧 端部存在明显匝问短路、断股和局部绕组变形(图3、图 4)。由于现场条件无法进行修复处理,按照厂家建 图2 2013年3月28日#1发电机并列前发电机空载励磁参数 议,将发电机转子返厂处理。修复过程更换了转子两极 #4~#8上表面变形较大线圈共20匝,并将线圈匝间绝 将20l3%5月3日#l机组解列后发电机转子绕组的 交流阻抗干¨功率损耗测试数据与2008年9月29日#1机 缘、护环扇形绝缘和绕组端部间隔块全部进行了更换。 为避免类似事件发生,发电企业在进行此类涉网 组大修后发电机转子绕绀的交流阻抗和功率损耗测试 数据进行比较分析( 表I), 转速500r/minlt ̄发电机 试验T作时,应注意做好以下工作: (1)重大试验项目须认真编写详细的、切实可行的 试验方案,并经审批后执行; 转子绕组的交流阻抗减少了10.1 1%,功率损耗增加 10.92%;转速1000/min时转子绕组的交流阻抗减少 (2)对试验过程进行危险点分析并制定具体防范 措施; 10.46%,功率损耗增加l0.89%;转速2000/airn时转子绕 总第159期第35卷I_ 4斗 l 诸戮发电技术 表1}}1发电机转子绕组交流阻抗和功率损耗试验数据 j期 ~,, 想,如上述励磁系统试验时就应做 功耗变化 % 转速 …一 r/rain F日 1. 年日 z, 阻抗变化P, % 好发电机失磁、过压、振荡和机组跳 闸的事故预想,确保主机设备安全。 (5)切实做好工程设计审查与 设备选型、主要设备监造和出厂验 收、安装调试、交接验收、生产运行 0 砌 , O O O 0 ∞ O K Ⅻ 9 5 3 ● 2 和检修维护各环节的技术监督工 作,对于保障发电机等主要设备制 & 3 n ∞ M 0 6 2 8 造和安装质量以及投产后的安全经 ∞ 济运行至关重要。 & 3结语 卯 " 勰 勰 发电机是发电企业最主要的生 ∞ ¨ ∞ 卯 产设备之一,健康状况和安全运行 表2#1发电机转子绕组直流电阻测试数据 Ⅲ L n n 川 川 水平直接影响企业安全生产和经济 效益。通过对本案例设备故障分析, 认为需要重视的主要问题有两个, 一是设备选型与设备监造阶段的技 L 町 ∞ 术监督工作需要强化,确保把好设 备质量关。二是重大试验项目组织 分1二要明确,岗位责任要落实,各项 安全技术措施要完善,以保障试验 工作顺利进行,确保主机设备安全 运行。 参考文献: [1】GB/T 7409.3—2007,大中型同步发电机励磁 系统技术要求【s】. 图3匝间短路点 图4线匝断裂 【2】CB/T 7064—2008,隐檄同步发电机技术要求 . (3)试验过程南专人统一指挥; 收稿日期:2014—07—21 (4)试验单位及当班运行人员要做好有关事故预 修回日期:2014—08—19 “分布式能源”专栏征稿 启事 分布式能源是指位于用户侧,就地生产、就地 分 应,发电装机规模较小,运行或与配电网连 ,能 人 包含能量生产、储存和控制的能源综合利用系 ,以热电联产、冷热电三联产和可再生能源发电 企 用技术为主要形式 , 为确保国家“十二五”节能减排战略目标,完善 源结构,提高能源综合利用效率,国家目前出台多 法规,以促进分布式能源在我国的大力推广。 们 隶 42 卷 

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