百万千瓦发电机运行中发现的问题及原因探究

文聆安，江 旭，饶 勇，吴艳平

（广东惠州平海发电厂有限公司，广东惠州 516363）

0 引言

凭借在节能降耗方面的显著优势，超超临界机组在我国正得到大力发展，相应的发电机单机容量也越来越大，达到百万千瓦级。其中，上海电气生产制造的THDF 125/67型百万千瓦发电机应用最为广泛，本文就该型发电机在运行中发现的问题及维护经验进行阐述。

1 发现的问题及原因探究

1.1 转子一点接地报警

某电厂百万千瓦发电机采用西门子THYRIPOL静态励磁调节系统，励磁电流通过碳刷和滑环引入转子绕组形成通路，励磁柜与碳刷室之间为封母连接。

电厂运行初期，发生过转子一点接地报警。经现场检查，发现碳刷室内轴承箱少量漏油，受碳刷室内温度及风压影响形成油雾，沉积在刷架平台。同时，碳刷与滑环间摩擦产生的碳粉无法全部被抽风机带走，散落部分与沉积的油污形成连通介质，造成绝缘降低，引起转子一点接地报警。将油污及碳粉清洁后，一点接地报警随之消除。

转子一点接地投报警，两点接地投灭磁，为了保护转子的平稳运行，停机修复了碳刷室内轴承箱漏油问题，并定期对碳刷室进行清洁，确保碳刷室运行环境。运行至今，未发生转子一点接地故障报警。

1.2 接地碳刷维护

发电机接地碳刷用于消除转子大轴对地电压，并参与转子绕组接地保护。某电厂转子大轴接地碳刷随机备件为纯碳型，纯碳硬度低，磨损快，使用寿命短。发电机厂家推荐采用摩根牌号为AG20 EG5U的含银双层接地碳刷，该碳刷硬度适中，接地导通性好。但由于期间该发电机6、7号瓦正处于振动较大的状态，新接地碳刷投入使用后，碳刷出现跳动打火、刷辫断裂、碳刷温度过高、碳刷断角、银碳层剥离等问题，后陆续通过碳刷换型（摩根AG50 EG5U型和美国CAT PO1型双层接地碳刷）、尝试用铜辫子代替接地碳刷、改变碳刷弹簧压力等方法，均无法消除以上现象，初步将原因归于轴系振动。

机组停运后，对大轴进行了重新配重，消除了轴振偏大问题。但碳刷断角、跳动、打火等问题仍然存在，怀疑碳刷滑道受硬质碳刷与轴系振动的共同作用产生了不规则损伤。通过将碳刷刷架位置外移，成功解决了之前的问题。

1.3 定子绕组端部固有频率超标

根据GB/T 20140-2006《透平型发电机定子绕组端部动态特性和振动试验方法及评定》的要求，发电机定子绕组端部（刚性）不应存在95 Hz～110 Hz的椭圆振型模态。某电厂百万千瓦发电机汽侧鼻端及槽口分别在固有频率109.5 Hz、108.5 Hz点处存在椭圆振型模态；励侧鼻端及槽口分别在固有频率105.0 Hz、104.0 Hz点处存在椭圆振型模态。

西门子公司称“该机型的端部绕组用树脂材料完全填充，端部绕组结构中零件之间的相对位移是不可能产生的。从西门子公司对于该机型端部绕组结构设计的许多年来的经验看，无已知的、或报道的相关振动问题。此外，该机型端部绕组结构的设计是特性化的，具有非常高的阻尼系数，较其他机型要大于两倍以上，所以认为该机型端部绕组结构的自然频率接近于运行频率的倍频，不会导致振幅的增加。因此，该机型的频率状态将不会对端部绕组结构产生危害或导致磨损的增加。”定子端部结构如图1所示。

图1 定子端部结构

为了防止端部绕组振动带来的危害，该电厂在发电机定子汽励两端端部绕组上安装了测振装置进行振动数据监视，运行几年，未发现振动超标。大修检查，也未发现定子端部绕组松动及磨损产生黄粉现象。

1.4 定子绕组端部大锥环支架焊缝出现裂纹

该类型发电机定子绕组端部采用封闭大锥形设计，高强度玻璃纤维夹紧螺栓及压板和垫条将绕组线棒牢固地支撑在玻璃纤维制成的刚性锥形支撑环上，在线棒两侧填充塑性填料固化[1]。制造厂家提出大锥环支架焊缝可能出线裂纹（如图2所示），并且裂纹一般在投产初期发生。建议发电机拆盖修理时，将支架焊缝列入检查范围。

图2 支架及支架焊缝

1.5 转子槽底垫条运行中甩出

某电厂百万千瓦发电机故障后大修，抽出转子发现一槽底垫条脱出原位置4米左右。槽底垫条的主要作用是用于垫高转子绕组，使转子绕组与楔下垫条及槽楔能良好配合。如图3所示。

图3 转子槽内布置图

转子绕组及槽内垫条在运行时主要受离心力作用，且为松槽楔设计，所以槽底垫条在运行时轴向仅受与槽绝缘及槽底之间的摩擦力。转子绕组通风系统为汽励两端双进风方式，在转子中部通风孔汇流后，通过定转子间隙流回氢冷器。如果两端风量存在压差，使槽底垫条受力，就可能引起槽底垫条轴向移位。为了防止槽底垫条脱出，制造厂用JX-9粘结剂将槽底垫条均匀粘在槽底[2]。槽底垫条位置情况可通过护环内侧目视检查，经粘结处理后，未发现槽底移位现象。

1.6 转子本体配重螺栓松动

该类型发电机转子通风孔处槽楔垫条用内六角小螺栓固定，并在螺纹口施加破环性止动点，槽楔两端依靠环键固定。转子励磁绕组与阻尼绕组之间设有四排专用于校准动平衡的大齿，大齿按一定间隔布置配重螺栓。转子护环端部环状轨道可安装配重块。

某电厂百万千瓦发电机转子经制造厂修理、重新配重后返回电厂，检查发现转子本体上有一配重螺栓松动，螺栓已部分脱出、螺栓口止动失效，用手可轻松拧下。同时，护环处配重块松动易脱落。见图4所示。

转子本体上螺栓松脱对于高转速运行中的发电机而言是致命的，螺栓脱出会严重损坏定子铁芯，修复难度极大。对发电机转子检查时，有必要对配重螺钉的松紧及止动效果进行全面检查，并对止动效果差的螺栓重做止动，确保转子运行安全。

百万千瓦发电机各方面性能优越，得到了全面发展的机遇和空间。但随着该型机组的广泛应用，一些由于设计、制造和运行维护经验等方面的不足逐渐显露出来，值得共同关注，提出解决办法，提高发电机运行的安全性。

图4 转子本体配重螺栓

2 结束语

［1］上海电气.THDF 125/67百万千瓦级汽轮发电机运行和维护手册［Z］.2006.

［2］文聆安，汪进锋，江旭.1000 MW发电机转子剥离线棒绝缘修理工艺［J］.大电机技术，2013（7）：134-136.