大型汽輪發電機匝間短路保護必要性的探討作者：匿名2008/1/16 12333633611

通道：關鍵字：作為現場工作人員，不能詳細分析大型發電機是否裝有匝間短路保護，只能反映現場發生的幾起發電機定子故障進行分析討論。產(哈爾濱)200MW機組定子繞組槽數為54個，其中同相槽21個，占38.9%，因此發電機定子繞組存在匝間短路的可能性。根據斗河發電廠發生的幾起發電機定子短路故障，分析了安裝匝間保護的必要性。1發電機故障之一，斗河電廠7號發電機為哈爾濱電機廠產品，qfsn-200-2型，額定容量235MVA，額定定子電壓15.75kV，額定定子電流8 625A，冷卻方式為水-氫-氫，1986年11月22日正式投入運行。1.1故障情況1987年1月8日5時08分，7號發電機差動保護裝置和發電機-干式變壓器組差動保護裝置動作，主開關跳閘，發電機斷開。停機后發現：A . 40號槽棒勵磁側A相分支出線完全燒壞(24股實心，6股空心)，與之短路的B相分支出線(19號槽上棒)燒壞20股；b .勵磁側第3、7槽上端棒水接頭燒壞，第2、4、5、6、8槽勵磁側上端棒水接頭燒成孔。以上7個槽都屬于C相(見圖1)；

圖1 1987年1月8日7號機組故障示意圖

C.勵磁側槽11、12、13、14和15上端鋼筋的水接頭絕緣破裂，所有鋼筋處于a相.1.2故障分析從定子繞組損壞分析，事故是機器端部相間短路和匝間短路同時出現，動作于跳閘是差動保護。由于延時0.5s，無法判斷匝間保護是否啟動。從這次事故來看，發電機定子繞組一旦發生故障，很可能會發生幾種類型的故障，任何延遲動作都會嚴重擴大損壞程度。但如果其他保護先動作，則無法判斷是否動作，不利于分析故障，避免發電機損壞。因此，應針對各種類型的故障安裝各種類型的主保護。2.發電機故障2 1990年12月6日2時29分，7號機組再次發生定子繞組短路事故(見圖2)。

圖2 1990年12月6日7號機組定子繞組短路

2.1事故發生后，檢查試驗情況。a .所有空氣導管中都有積油，定子端部表面有油跡。b .勵磁側22號絕緣箱引水管錐形絕緣根部與聚酯玻璃繩之間有30mm長的放電痕跡，25號絕緣箱與引水管錐形絕緣之間有2mm的間隙，有可見的銅線和爬電痕跡，38、39號絕緣箱與引水管錐形絕緣之間有明顯的放電痕跡。c .端線V6、W2固定夾板三顆螺絲松動，絕緣已磨損。周圍有油灰狀粉末，有6個鉛絕緣磨損。d、引水管錐形絕緣處電位遷移試驗：7 875V外直流勵磁側12個接頭遷移，汽輪機側(簡稱汽側)6個接頭遷移，較高電壓6 600V，較低電壓3 300V。e .檢查蒸汽側2號和53號絕緣箱之間的聚酯/玻璃繩后，發現繩內被燒穿，已越過1號和54號接頭，形成穿過繩的導電通路。f .端部固有振動頻率測量如下：線圈位置用時鐘表示，勵磁側1點外引線固有頻率為106.25Hz，7點外引線固有頻率為112.5Hz；蒸汽側5號引水管接頭的固有頻率為111.24Hz，其他測點的固有頻率遠離倍頻。g .接頭錐管絕緣耐壓試驗結果如下：勵磁側30號和32號接頭電位移出嚴重，交流耐壓試驗時分別在4 800V和4 000V擊穿。打開接頭保溫后，發現只有兩層引水管的手包錐保溫深入保溫盒。h .聚酯玻璃繩的捆綁壓力測試至少為12kV，意味著270s內煙擊穿。2.2事故原因上述試驗表明，發電機定子短路事故主要由以下三個方面造成：a .制造工藝不良。在導流管絕緣檢查時，82根管子中有75根沒有深入絕緣箱，它們之間沒有搭接長度。手提袋錐體的絕緣分層或松動，絕緣盒填充不當，導致它們之間的連接處出現嚴重的電位偏移。b .用絕緣盒捆綁的聚酯玻璃繩絕緣強度低，導致燒穿和閃絡；發電機密封瓦運行中產生的油霧進入發電機，增加了向外移動的可能性。從這起事故中可以看出，發電機制造工藝和安裝設計的原因可能導致發電機棒端絕緣強度降低和振動引起絕緣介質磨損。這會導致發電機定子繞組的各種故障。雖然接地故障和相間故障的概率很大，但匝間短路也是很有可能的。 #p#分頁標題#e#

1991年6月14日2點，第三次發電機故障對圖3中6號發電機定子接地信號發出報警，定子接地保護只發出信號，未跳閘。停機檢查后發現A相出線盒對地短路，處理后高壓試驗時漏電流還是很大。因此，機組于1991年7月20日轉入大修，定子繞組進行了耐壓試驗。在試驗過程中，發現18號盤條的上盤條在蒸汽側(T側)。具體位置在T側鐵芯缺口外200mm處，里面有一個25mm長的放電燒黑痕跡。參見圖3。

圖3 1991年6月14日6號機組定子繞組故障

這兩個定子接地故障發生在a相，如果不及時發現，會造成匝間短路故障，損壞發電機。因此，有必要安裝匝間短路保護。4發電機故障4 1996年2月15日14時57分，7號發電機運行過程中，發電機差動、發電機-干式變壓器組差動等保護裝置突然發出動作信號，機組意外跳閘。事故原因分析如下

：A相40號槽端部線圈鼻端外觀檢查，6根空心導線全部燒斷，實心導線17根燒斷，絕緣盒一側崩開，并對內端蓋有放電痕跡，由此推斷是鼻端連線焊接不良，接頭較長時間過熱，使環氧膠泥過熱，再加充填不實有空隙，形成碳化物；B，C，Y，X連線壓板松動，將B，Y，X連線絕緣磨損嚴重，絕緣強度大幅度下降，同時B相、C相電壓升高，碳化物絕緣不好，造成B，Y及B，Y，X短路(見圖4)。

圖4 7號機1996年2月15日定子繞組短路

正是因為定子繞組會發生相間與匝間短路和分支開焊故障，就應根據這種狀態配置相應的主設備保護裝置。尤其是隨著系統容量的不斷增大，大型發電機保護越來越強調安全性，誤動不會對系統造成多大的影響，而拒動或延時動作將對系統造成大的沖擊，威脅系統的穩定運行，特別是對發電機本身將造成更大的破壞。5 結論 通過以上幾次發電機定子繞組短路故障的分析，大致可得出如下結論： a.發電機定子繞組的同槽同相為匝間短路提供了可能性； b.由于制造工藝及材料使用等方面的原因，使發電機的定子繞組短路故障幾率增大，相應匝間短路的幾率也增大了； c.由于振動的原因，加速了發電機定子線棒外包絕緣的老化，甚至破壞其絕緣，這樣使同槽內的上下層線棒之間，尤其在端部，很容易短路，所以匝間短路也是不能排除的。 鑒于以上分析，我們的觀點是：發電機除了裝設縱差保護、定子接地保護等外，還應裝設匝間短路保護，使發電機遭到破壞的幾率降至較低。 當然，多一套保護就增加誤動的幾率，但發電機定子短路故障后，修復發電機定子繞組的工作量非常大，直接經濟損失大，工期至少需一個月，間接的經濟損失將更大，而發電機保護誤動一次的損失是很小的。所以，從經濟、安全方面考慮，大型發電機應裝設匝間保護。