1、1600MW级发电机故障分析 哈尔滨大电机研究所 2006年3月沈梁伟2 我国发电设备我国发电设备 装机容量增长很快，火装机容量增长很快，火电已转入以电已转入以600MW为主力机组的新阶段。为主力机组的新阶段。至至2005年底，国内已投运的年底，国内已投运的600MW机组约机组约56台，其中国产占台，其中国产占3/4。不论是国内或国外。不论是国内或国外机组都发生过一些故障或事故。这些故障机组都发生过一些故障或事故。这些故障分析结果既给我们带来了宝贵的经验和教分析结果既给我们带来了宝贵的经验和教训，也给了我们一些启示。训，也给了我们一些启示。3哈三3#引线压板事件 1998年3月16日 转子引线
2、压板螺钉断裂飞出，定、转子返厂。4转子引线固定（原设计）5引线压板甩出路径6固定引线压板螺钉尺寸72002年年3月月哈三电厂哈三电厂#3发电机转子开裂发电机转子开裂原因分析报告原因分析报告 哈尔滨大电机研究所哈尔滨大电机研究所8转子生产设计背景转子生产设计背景1.1.转子是七十年代我国自行研制生产的第一个转子是七十年代我国自行研制生产的第一个600MW600MW汽轮发电机转子锻件汽轮发电机转子锻件2.2.转子的设计结构是在引进西屋公司技术的基础转子的设计结构是在引进西屋公司技术的基础上进行了局部优化，在通风结构进行了改进上进行了局部优化，在通风结构进行了改进（主要指槽内部分）（主要指槽内部分）
3、3.3.零部件材料的设计依据为零部件材料的设计依据为WHWH公司的采购规范公司的采购规范4.4.结构设计方案是在结构设计方案是在WHWH公司进行，并在公司进行，并在WHWH公司专公司专家指导下完成的。家指导下完成的。9转子裂纹形貌及整体转子裂纹形貌及整体状态状态检验结果检验结果 表面裂纹全长为表面裂纹全长为987mm987mm，裂纹弧线长度为，裂纹弧线长度为844844mm mm 1011裂纹源区域宏观形貌裂纹源区域宏观形貌(压板槽根部压板槽根部)12转子应力场及强度分析转子应力场及强度分析转子励端轴柄及铣槽的应力集中计算点位置示意图转子励端轴柄及铣槽的应力集中计算点位置示意图131.1.轴柄
4、处最大应力及应力集中系数计算结果轴柄处最大应力及应力集中系数计算结果计算结果表明，计算结果表明，B B点的应力最大，应力集中系数也最大，点的应力最大，应力集中系数也最大，当当R=3R=3时为时为48.748.7MpaMpa,当当R=1R=1时为时为62.262.2MpaMpa,A,A点次之点次之,最大最大应力为应力为30.830.8MPaMPa应力点位置应力点位置 计算应力计算应力（MpaMpa）应力集应力集中系数中系数 同同A A点应点应力比较力比较 备备 注注 A A点点30.8 1.85 1 B B点点48.762.23.284.191.772.26R=3R=1C C点点22.3 1.5
5、0 0.81 D D点点21.7 1.46 0.79 14转子裂纹原因转子裂纹原因哈三电厂哈三电厂#3#3机转子裂纹是由以下三个方面原因机转子裂纹是由以下三个方面原因综合作用的结果：综合作用的结果：1.1.转子锻件热处理不当，造成材料回火脆性，转子锻件热处理不当，造成材料回火脆性，冲击值下降，脆性转变温度升高，缺口敏感性冲击值下降，脆性转变温度升高，缺口敏感性增加，是哈三增加，是哈三#3#3机转子开裂的内因之一机转子开裂的内因之一2.2.转子励磁引线压板槽槽底根部附近有浅表层转子励磁引线压板槽槽底根部附近有浅表层夹渣是哈三夹渣是哈三#3#3机转子开裂的内因之二机转子开裂的内因之二3.3.转子励
6、磁引线压板槽槽底根部转子励磁引线压板槽槽底根部R R角偏小角偏小,存在存在应力集中是转子开裂外因应力集中是转子开裂外因 15平圩2#线棒接头漏水 1992年投运，年投运，2004年增容改造至年增容改造至630MW，2004年年12月月26日线棒水接日线棒水接头头8处漏气不漏水，处漏气不漏水，4处漏水，后处漏水，后3处处补焊成功，补焊成功，1处堵空心线。处堵空心线。原因：水质差引起冲蚀。原因：水质差引起冲蚀。16定子绕组端部结构定子绕组端部结构17181920定州1#定子线棒堵塞击穿 2004年年2月月5日，日，13槽汽端上槽汽端上层出水盒层出水盒3/4被纸巾堵塞，导致被纸巾堵塞，导致13，14
7、上层线棒上层线棒R处裂纹击穿。处裂纹击穿。教训是未落实教训是未落实25项反错，层间测项反错，层间测温元件，温差温元件，温差16C还在带负荷还在带负荷620MW。21定州2#定子线棒堵塞 2006年年2月，定州月，定州2#有有5根上根上层线棒堵塞，反冲洗无效，更换层线棒堵塞，反冲洗无效，更换全部上层线棒。据说是水质不好全部上层线棒。据说是水质不好引起的。引起的。221012 3 4 5 6 102 2 3 45 6 102 2 3 4 5 876543210腐蚀率(p.u.)含氧浓度(ppb)pH=8pH=8.5在pH=7时确定铜管的平均腐蚀率23台山2#定子线棒接地跳闸 2005年年2月月9日
8、，定子日，定子A相接地相接地跳闸，跳闸，2号槽下层汽侧（近号槽下层汽侧（近6点钟）点钟）离铁心离铁心314mm击穿。原因是绑扎带击穿。原因是绑扎带下有铁磁物质，单边主绝缘仅残剩下有铁磁物质，单边主绝缘仅残剩1mm。24宁海电厂2#等多台电晕放电 2006年年1月月25日，宁海电厂日，宁海电厂2#运行运行1265小时后，停机检查时发现定子绕组汽励两小时后，停机检查时发现定子绕组汽励两端上层端上层4、5号槽（隔相）渐伸线端部和第号槽（隔相）渐伸线端部和第二道内撑环严重烧伤，最深处烧及线棒二道内撑环严重烧伤，最深处烧及线棒2mm深，整机起晕电压仅深，整机起晕电压仅11KV。然后国。然后国华公司对宁海
9、华公司对宁海3#（未投运），台山（未投运），台山5#（未（未投运），台山投运），台山4#（投运（投运600小时），台山小时），台山3#（投运（投运1300小时）进行抽转子检查也发小时）进行抽转子检查也发现不同程度的类似问题。现不同程度的类似问题。252627 国华宁电国华宁电2号发电机线棒发热温升情况号发电机线棒发热温升情况试验时间：2006-2-14 试验条件:模拟额定电压20kV运行，加压1-2小时。序号线棒名称励端最高温度汽端最高温度直线段温度气温汽端最大温升K励端最大温升K14槽7故障线棒30.139.623.51623.615.124号槽7号备品线棒30.238.620.31622.
10、615.235号槽1号备品线棒30.539.719.51524.715.54上 层 2 号备品线棒28.337.214.41423.214.35下 层 2 号备品线棒25.1 31.8141412 19.811.1 试验仪器：10kVA交流耐压装置一套FLIR红外线成像仪说明：1、被试线棒汽端的最大温升均高于励端的最大温升；2、被试线棒汽端和励端的局部发热点分布位置基本一致，现场已经标定局部发热点区域。试验人员：廖义勇 28国华宁电国华宁电2号发电机定子线棒起晕电压试验报告号发电机定子线棒起晕电压试验报告 试验时间试验时间 2006.2.17 温度温度:10 湿度湿度:65%一、一、2发电机定
11、子膛内剩余线棒起晕电压发电机定子膛内剩余线棒起晕电压 A 相相 10000V B 相相 11000V C 相相 13000V二、二、2发电机定子发电机定子4号槽故障线棒起晕电压：号槽故障线棒起晕电压：21.4kV。三、三、2发电机发电机1、7备品定子线棒，在升压至备品定子线棒，在升压至40 kV时，时，未发生起晕现象。未发生起晕现象。试验人员：廖义勇试验人员：廖义勇 29 台山台山4号发电机检查汇报材料号发电机检查汇报材料1、2006年年2月月26日日16点，进发电机膛内检查，在汽励两端端部共发现点，进发电机膛内检查，在汽励两端端部共发现9个放电点，位于第个放电点，位于第1和第和第2可调绑环之
12、间的水龙带外包适形材料的表面，放电点具可调绑环之间的水龙带外包适形材料的表面，放电点具体位置如下：体位置如下：励端励端 (从励端往汽端看从励端往汽端看)序号序号线棒号线棒号放电点距端部铁芯处放电点距端部铁芯处的线棒长度的线棒长度(mm)放电程放电程度度备注备注1B相的相的10、11上层线棒上层线棒间间10号线棒：号线棒：76011号线棒：号线棒：710中中 2A相的相的23、24上层线棒上层线棒间间23号线棒：号线棒：65024号线棒：号线棒：710中中 3B相的相的29、30上层线棒上层线棒间间29号线棒：号线棒：70030号线棒：号线棒：730中中 4B相的相的30、31上层线棒上层线棒间
13、间30号线棒：号线棒：70031号线棒：号线棒：715中中 4C相的相的36、37上层线棒上层线棒间间36号线棒：号线棒：72037号线棒：号线棒：760重重两侧线两侧线棒表面棒表面绝缘已绝缘已熏黑熏黑3010、11上层线棒间：上层线棒间：31 汽端汽端 (从汽端往励端看从汽端往励端看)序号序号线棒号线棒号放电点距端部铁芯处的线放电点距端部铁芯处的线棒长度棒长度(mm)放电程度放电程度备注备注1A相的相的1、2上层线棒间上层线棒间1号线棒：号线棒：7652号线棒：号线棒：790轻轻 2B相的相的27、28上层线棒间上层线棒间27号线棒：号线棒：77028号线棒：号线棒：810中中 3A相的相的
14、23、24上层线棒间上层线棒间23号线棒：号线棒：73024号线棒：号线棒：765中中 4A相的相的24、25上层线棒间上层线棒间24号线棒：号线棒：66025号线棒：号线棒：710轻轻 32 1、2上层线棒间上层线棒间33事故原因线棒防晕处理有问题致使电场有局线棒防晕处理有问题致使电场有局 部畸变部畸变整个端部绝缘材料如适形垫特别是整个端部绝缘材料如适形垫特别是水笼带固化不好水笼带固化不好34两种处理方案若整机起晕电压大于若整机起晕电压大于15KV，起晕点少于，起晕点少于9点，端部固化较好，可不拆线棒进行处理点，端部固化较好，可不拆线棒进行处理，如宁海，如宁海3#，台山，台山3#。否则要更换
15、上层线棒，或下层线棒（若下否则要更换上层线棒，或下层线棒（若下层有电晕），如宁海层有电晕），如宁海2#，台山，台山4#。合格标准整机起晕电压不低于合格标准整机起晕电压不低于1.0UH。35托克托、日立-东方 2台600MW定子绕组固有振动频率不合格 椭圆振型一台椭圆振型一台102Hz，另，另一台一台107Hz，在线监测有，在线监测有4处处振幅超过振幅超过180m，现日立已，现日立已采取措施解决。使振幅降至采取措施解决。使振幅降至100m以下。以下。36邹县发电机转子接地2000年，年，2001年发电机转子年发电机转子出槽口部曾两次接地。现已出槽口部曾两次接地。现已处理完毕。处理完毕。37200
16、1年俄盘山2X500MW，伊敏2X500MW定子绕组振动大，端部松动，垫块脱落将主绝缘磨损原因：定子端部设计有问题俄俄500MW发电机定子绕组端部磨损发电机定子绕组端部磨损38ABB石洞口一台600MW 2004年励端护环下转子槽楔断裂原因是整长转子槽楔因转子原因是整长转子槽楔因转子挠度引起的疲劳断裂挠度引起的疲劳断裂39ALSTOM 北仑600MW铁心松动 2003年年7月月17日发现铁心有异日发现铁心有异声，原因是铁心夹紧环松动，处理声，原因是铁心夹紧环松动，处理方法重新装紧夹紧环。由方法重新装紧夹紧环。由ALSTOM完成。另外，定子线棒需要全部更完成。另外，定子线棒需要全部更换。换。40
17、珠海1#700MW定子绕组气堵烧毁 1999年年10月，珠海月，珠海1#带带700MW运运行才行才7.5小时，励端接引线接头烧损定小时，励端接引线接头烧损定子引线环铜线烧掉子引线环铜线烧掉750mm。原因：氢压原因：氢压 5kg/cm2进水压力仅进水压力仅1.5kg/cm2（反冲洗阀未闭）造成气堵（反冲洗阀未闭）造成气堵。教训：定子线圈温度高，曾报过教训：定子线圈温度高，曾报过警，没有及时处理。警，没有及时处理。412000年7月珠海1#返修后转子匝间短路原因：励端垫块未开风孔原因：励端垫块未开风孔 进风进风孔堵塞孔堵塞 转子热不平衡转子热不平衡 匝间匝间短路短路 转子绕组接地转子绕组接地。教
18、训：教训：处理不当引起事故不应有的扩大处理不当引起事故不应有的扩大42沙角C 3X660MW的教训沙角沙角C 3X660MW 自自19941999年事故频发的教训：年事故频发的教训：1994年年12月转子因密封瓦卡住，发生振动，月转子因密封瓦卡住，发生振动，1#停停41天，天，2#停停19天。天。1996年年1月月24日日1#定子铁心局部过热熔化停机定子铁心局部过热熔化停机142天。天。1997年年10月月2日日2#定子引线振动引起内部单相短路停机定子引线振动引起内部单相短路停机120天。天。1998年年6月月11日日3#引线振动造成浮动接线板单相接地，停机引线振动造成浮动接线板单相接地，停机56天。天。1999年年5月月10日日3#因定子停水发热引起绕组松动，需要加固停机因定子停水发热引起绕组松动，需要加固停机33天。天。3台机台机5年内共仃机年内共仃机540天！天！教训：教训：对国外同类机型信息不通对国外同类机型信息不通对标准掌握不够对标准掌握不够对设计固有缺陷不能头痛医头，脚痛医脚，必须用成熟技术对其全面对设计固有缺陷不能头痛医头，脚痛医脚，必须用成熟技术对其全面 改造。沙角改造。沙角3X660MW定子经过重绕，运行良好就是个例证。定子经过重绕，运行良好就是个例证。重大事故分析必须组织专家组进行。重大事故分析必须组织专家组进行。
