深度调峰下的火力发电厂电气设备可靠性探究

深度调峰下的火力发电厂电气设备可靠性探究

赵素斌

山西大唐国际临汾热电有限责任公司，山西，041000

摘要：结合火力发电厂运行情况，分析了深度调峰对火力发电厂电气设备的影响，并提出了防范设备损坏，提高电气设备可靠性的具体措施。

关键词：深度调峰；火电厂；电气设备；可靠性

0引言

随着国家“双碳”目标的深入推进，新能源在电力系统中所占比例持续增加，而在我国能源安全稳定供应方面起重要作用的煤电占比逐渐降低，煤电在调度中的作用发生根本性改变，将从主力电源向基础保障性和系统调节性电源转型。

    深度调峰就是受电网负荷峰谷差较大影响，而导致火电厂降出力，发电机组超过基本调峰范围进行调峰的一种运行方式，一般深度调峰的负荷率多为40%至30%。    

1深度调峰对高压电动机的影响

    为配合机组调整出力运行，火力发电厂凝结水泵、给水泵、磨煤机、风机等设备需要根据需要频繁启停。而这些辅机均由电动机驱动，相应的高压电动机也需要频繁启停。

由于异步电动机启动时的电流很大。电动机启停频繁导致线圈中电流变化迅速，导致线圈中的导线蠕动，出现松动、磨损或发生电腐蚀，产生绝缘脆化、端部连接及三相引出线绝缘发生龟裂等现象。频繁启停还会使电动机受到机械冲击，加速轴承磨损。此外频繁启停会导致电动机膛内温度不稳定，容易使电动机产生热衰退和热疲劳等问题，降低电动机可靠性和使用寿命。

2提高高压电动机可靠性的措施

2.1严格限制启停间隔。在正常情况下，厂用电动机允许在冷态下启动两次，在热态下启动一次；只有在事故处理时或启动时间不超过2秒～3秒的电动机，才可以多启动一次。容量200kW以下的电动机两次启动时间不应小于0.5小时。容量200kW-500kW的电动机两次启动时间不应小于1小时。容量500kW以上的电动机两次启动时间不应小于2小时。对无法满足启停间隔的电动机，可以采取加装软启动器、变频器等方式降低启动电流。

2.2加强监视做好日常维护。监视电动机运行电流、绕组温度、轴承温度变化，做好电机振动检查并开展分析比对工作。定期清理电机冷却器，保证冷却效果。按时对电机轴承进行补油脂工作。

2.3加强电机检查。结合停运机会检查电机引线有无松动、过热；检查电机轴承油脂有无变质；检查电机槽楔、铁芯有无松动；检查转子笼条、端环裂纹开焊；清扫电机内外部灰尘油泥保证通风良好。

   2.4加强绝缘预试。定期开展电机绝缘、直流电阻、泄漏电流测试，并注重对数据开展变化趋势分析，及早发现绝缘劣化倾向。

   2.5提高电机绝缘。对电机绕组进行真空浸漆，可以有效提高绝缘漆渗透能力，增加充填率，从而提高线圈的整体机械强度，增加绕组绝缘强度。

3深度调峰对发电机的影响

机组深度调峰导致发电机负荷负荷变化频繁，使得定子铁心、线圈、槽内和端部支撑部件温度变化较大。由于金属和绝缘结构件材料性能各异，热膨胀系数和导热系数相差较大，温度波动导致形变差异，导致结构间应力加大，引起疲劳或错位，可能会造成定子绕组及槽楔松动，振动增加，磨损主绝缘，导致绝缘事故。对于转子而言，由于转子铜绕组与环氧等绝缘材料热膨胀不一样，相互之间产生位移摩擦，会产生金属微粒或绝缘材料损伤，可能引发匝间短路故障。

4提高发电机可靠性的措施

4.1增强发电机绝缘强度

对发电机结构进行改造提高可靠性，以适应深度调峰负荷变化要求。在转子槽下绝缘、护环下绝缘、匝间绝缘及槽衬内壁敷设一次层高强度的滑移层，这样可以减少摩擦系数，降低摩应力，使绕组变形减少[1]。针对部分厂家老式转子

端部绕组匝间绝缘结构为单层绝缘板拼接方式，绝缘板接缝处易渗入油气、杂质，进而造成匝间短路故障，这种转子绝缘结构设计不合理的情况，应改造为双层绝缘错缝拼接方式，实现发电机转子绕组匝间绝缘优化改造。对发电机定子下层线棒与端环之间、上层线棒与下层线棒之间分别由一条玻璃纤维绳缠绕绑扎的形式，应进行结构改造[2]，增加线棒刚性支撑，避免发生松动位置导致绝缘事故发生。

4.2增设在线监测装置

对于频繁调峰的机组，宜加装转子绕组匝间短路在线监测装置，加装定子绕组端部振动、定子绕组绝缘局部放电、轴电压轴电流等在线监测装置，随时掌握深度调峰引发的相关参数变化。运行期间应定期查看装置数据和报警信息，并对在线监测数据、波形进行定期分析。

4.3加强运行管理

运行中要密切监视发电机各参数满足厂家运行参数工况数据要求，将各参数维持在允许范围内。机组每次空载启动时，应记录转子励磁电流、电压及相关温度数据，并与历史数据进行比较。实时监测发电机各部位温度，当发电机（绕组、铁心、冷却介质）的温度、温升、温差与正常值有较大的偏差时，应立即分析查找原因。发电机组出力调整不宜过快，负荷升降速率应遵守制造厂规定。密切关注发电机转子电压、励磁电流、轴瓦振动并结合有功、无功历史数据综合分析设备状态。氢冷发电机运行中，保证氢气干燥器始终处于良好工作状态，应严格控制机内氢气湿度。加强对机座振动及异音的监测。要监视密封油系统运行情况，密封油系统回油管路应保证回油畅通并加强监视，确保密封油系统平衡阀、压差阀动作灵活、可靠，避免发电机进油造成转子运行环境劣化。

4.4加强检修管理

4.4.1利用机组检修对发电机开展电气试验。开展定转子直流电阻、绝缘电阻、耐压试验。开展转子RSO、交流阻抗试验。开展定子直流耐压和泄漏电流试验、交流耐压、定子通流测温、端部模态振动等测试。直流电阻有明显增长趋势或超标的，应结合大电流红外成像法进行缺陷定位并及时处理。对于频繁深度调峰且出现过端部松动磨损或水电接头渗漏等问题的发电机，C级检修时宜开展定子端部检查和手包绝缘电位外移试验。发电机定子绕组手包绝缘电位外移测试，应在定子水路水压试验后进行，便于及时发现水电接头渗漏缺陷。开展定冷水回路的水压试验或气密性试验。 机组大修期间，应对内冷水系统密封性进行检验。当对水压试验结果不确定时，宜用气密试验查漏；对水系统流通性检查，分支路进行流量试验或进行热水流试验。对发电机转子进行气密性试验，防止运行中经导电螺杆漏氢；发电机整机气密试验不合格的氢冷发电机严禁投入运行。对发电机进行温升试验。运行中应定期测量轴电压。新机投产后第一次大修宜做定子绝缘老化试验，留取初始值，累积运行20年以上且运行中或预防性试验中绝缘频繁击穿的应开展发电机定子绝缘老化鉴定试验。对试验结果换算到相同温度下，与历史数据相比，注意数据的变化趋势，及时对比分析发现隐患。

4.4.2对发电机定子做好检修。检查定子线棒出槽口、定子绕组端部结构件及引线固定情况。目视检查无异物、无松动磨损、无烧蚀痕迹、无环氧泥和粉末，对绕组端部的夹缝、上下渐伸线之间的隐蔽部分采用内窥镜或磁棒检查。对定子线圈没有槽口垫块的发电机，宜增加槽口垫块固定。当发现定子槽楔松紧度不合格，需要对定子槽楔进行加固。应结合运行振动数据、外观检查情况，采用插刀试验或穿心螺杆预紧力复核等方法对铁心紧固情况进行判断。加强绝缘引水管检查，引水管外表面应无伤痕。

4.4.3对发电机转子做好检修。应对转子护环进行无损探伤和金相检查，测量并记录护环与铁心轴向间隙，与出厂及上次测量数据比对，以判断护环是否存在位移。大修时应利用内窥镜检查转子绕组端部和极间连接线有无过热变色、变形、端部垫块松动、匝间绝缘移位等问题，必要时拔下转子护环检查与本体嵌装部位有无裂纹和蚀坑。安装及大修时，应对定子铁心通风槽进行检查，防止由于油污、灰尘或异物等造成通风槽堵塞引起铁心局部过热。对风冷转子进行通风试验，发现风路堵塞时及时处理。穿转子前应再次检查所有通风孔，避免因遗留异物造成堵塞。

4.4.4加强检修过程管控。定期更换油密封座、人孔门、发电机转子导电螺钉等橡胶密封件。加强橡胶密封件质量控制，水内冷系统中的橡胶密封圈应全部使用聚四氟乙烯垫圈，并应定期更换。定期对定子线棒进行反冲洗。检修中做好发电机防尘、防异物进入措施，做好过程管控防止发生磕碰及机械损伤。

5结语

     火电机组发电机参与深度调峰是大势所趋，应结合机组检修计划缩短内部检查周期,及时发现问题，防止发电机结构件松动磨损。对于发电机绝缘管理应从结构上改进，运行、检修管理上加强，提高可靠性，避免事故的发生。

参考文献

[1]邱青林.发电机转子匝间短路分析与防范[J].大众科技,2010（1）：110-111.

[2]邵卫超,张向辉,郭洋.消除发电机定子线棒绝缘损坏的研究[J].电力设备管理,2019（2）：66-68.