河北省南部电网（以下简称河北南网）容量在50 MW及以上在役甲类发电机组36台，总容量7310MW。36台发电机中，水氢氢冷却方式共24台，容量占河北南网甲类机组发电容量的90%，双水内冷机组容量占8%，氢冷机组占2%。表1示出了河北南部各电厂甲类发电机的容量与台数的详细情况。
2甲类发电机事故、障碍、缺陷情况
根据2000年1月至2003年12月的河北南网电气绝缘技术监督报表，此间容量在50 MW以上的甲类发电机的事故、障碍和缺陷共27次，其中发生在水氢氢冷发电机上的有21次。主要故障与缺陷形式如下。
2.1铁芯松动问题
河北南网在近4年中多次发现铁芯松动问题，其原因除了铁芯在运行中受电磁力、机械力、热力等多种因素作用外，主要原因为制造质量问题。某厂200 MW发电机系东方电机厂1988年5月生产，正常运行中发电机噪声突然增大，升降无功功率对噪声基本没有影响；调整发电机氢压对振动、噪声影响不大；降负荷至160 MW，声音恢复正常。停机检查发现，发电机两端定位筋螺母松动。某厂＃2发电机为哈尔滨电机厂1996年生产，额定容量为300 MW，在运行中出现声音异常，停机检查发现定子励侧槽口多段铁芯严重过热且齿部有烧伤，部分端部铁芯齿用手能摇动；上层绕组槽口绝缘因铁芯摇动有磨损，最严重的将5.5 mm厚的绕组绝缘磨损深度达 5 mm。另外，该厂同型号的＃1机组在正常运行带有功负荷300 MW且当内冷水温度由25 ℃升高到36 ℃后，噪声和振动变大，噪声特征为低频噪声，机座振动幅值由0.008 mm增大到0.01 mm，当水温控制在30 ℃左右、负荷在300 MW以下时，发电机的噪声和振动基本趋于正常。机组大修解体后，在铁损试验中发现铁芯有多处过热点，定子励侧引线8处夹板松动。某厂2台机组额定容量300 MW，在运行中保护发出“定子接地”信号，被迫停机后，检查发现定子绕组绝缘在第1段铁芯处被断裂的硅钢片锯坏，边段铁芯阶梯齿有多处硅钢片可以摇动。
2.2绕组绝缘或铜线质量问题
因制造质量原因使定子绕组绝缘在运行中受损或使定子铜绕组疲劳、断裂。某厂＃5发电机，TBB2002A，前苏联产品，20010125运行中B相分支第50槽下层线棒水电接头处漏水。＃6机TBB2002A，前苏联产品，20010614运行中定子冷却水中含氢量增大，判断定子漏氢，抽转子检查定子13、14槽上层线棒汽侧R角处绝缘严重磨损。某厂＃1机，QFS502，上海电机产品，20010625大修中发现1槽、42槽绕组汽侧大接头绝缘损坏。某厂＃6发电机，TBB2002A，前苏联产品，20020731运行中机冷水中含氢量超过5%，停机解体检查，第15槽上层线棒汽侧R角处向外渗水，第8、9、10槽之间，14、15槽之间共3块环氧泥块脱落，第15槽上层线棒汽侧外R角处绝缘损坏，有5根实芯导线、4根空心导线有明显的裂纹，被迫更换线棒。某厂＃4机，SQF1102，北重产品，20030618定子接地保护动作，发电机跳闸，抽出转子后经试验确定，线棒B2分支42槽上层线棒靠近第28段铁芯位置接地，原因为制造质量问题，更换上层线棒。某厂＃6发电机，TBB2002A，前苏联产品，20030921发电机小修，进行端部检查时，在定子膛内汽侧底部发现有环氧泥块掉落，拆大盖抽转子，第13、14槽上下层线棒间端部环氧泥脱落，第13槽上层线棒在内R角处已磨损露出铜线，更换13槽上层线棒，对第13槽下层、14槽上下层线棒侧面有轻微磨损部位做局部处理。
2.3转子问题
根据监督统计，转子存在的缺陷隐患主要表现为:在大修检查中发现发电机转子滑环接触电阻内侧264 MΩ，外侧91 MΩ，超标。双水内冷发电机，运行中转子漏水，经查为引水管接头部位漏水。某300 MW发电机滑环绝缘受损，进行了处理。某厂发电机励磁机，在运行中检查串极和补偿极绕组绝缘电阻0.1 MΩ，监视运行，在小修时进行了处理。
2.4其它因素引起的问题
此类问题比较复杂，大小修中的检修或其它设备等因素是主要原因，事故的发生有突然性，引起的后果也比较严重。在近3年中所发生的问题是：某厂1台发电机在正常运行时保护发出定子接地信号，之后，发电机“纵差”、“横差”保护动作， 发电机两相相间短路放炮，定子铁芯多段烧坏，某槽上下层线棒烧断，怀疑有小部件异物在运行中进入定子铁芯通风孔磨损定子绕组，致使两相短路，部分铁芯烧损。某厂1台发电机组，在操作其它设备时，因其它设备故障，引起发电机单相运行，由于发电机带有主变及系统，使发电机定子绕组产生了负序电流。负序电流的频率较高，集肤效应较强，转子的主要感应电流集中在转子表面的上层，致使转子阻尼槽间相接处和阻尼连接片有熔铝现象，造成转子1点接地及匝间短路。某厂1台机组在大修后穿转子过程中，因辅助工具上的小部件脱落遗留在定子膛内，在运行中砸坏多处铁芯并使转子风斗多处受损。某厂机组在大修检查时，发现定子铁芯多处被砸伤，定子端部绕组渐开线中部7点位置有2根上层绕组绝缘被砸伤，其中1根裸露出铜线。转子风斗多处受损严重，检查转子内部，发现有风斗损坏后的铝粉。更换2根上层绕组，对损坏的定子铁芯进行铁损试验并对温度高的部位进行插片处理，彻底清理转子绕组内部并更换损坏的风斗。
3各类缺陷分析
3.1按缺陷发现途径分析
为了方便分析，把各类缺陷发现的途径列于表2中。
由表2可见，检修预试发现缺陷占缺陷发现的52%，说明在目前设备状况下，发电机合理、及时大小修是必要的，检修预试对发电机的安全运行、发现缺陷起着非常重要的作用。
本次统计在检修预试中发现的14项缺陷里，大小修检查发现的缺陷有7项，其中发现绕组绝缘损坏磨破、铁芯松动或被砸伤6次，夹板松动1次。因此在检修中要仔细检查绕组、铁芯等各部件有无异常。对于松动或受伤的铁芯可以采用楔入绝缘片的方法处理，绝缘片楔入后涂抹环氧胶，对楔片进行固定。对负荷变化较大、高功率因数或进相运行的发电机，要特别注意检查定位筋螺母有无松动现象，对松动的定位筋螺母要用专用扳手拧紧，并重新锁紧锁片。根据统计情况，铁芯在运行中多次发生齿部折断、过热、噪声异常、异物砸伤等情况。在发电机每次大修中，应做发电机的铁芯温升试验，以确定片间绝缘的状态。为保证铁损试验的磁密值，根据经验，300 MW以上机组在检修现场最好采用6 kV电压等级，磁通密度为1.4 T，持续时间为45 min。对于磨损的绕组，根据受损程度和现场工程进度来决定是局部处理还是更换绕组。
3.1.2试验发现缺陷
通过试验手段发现缺陷7项，其中电位外移发现端部手包绝缘缺陷6次，直流耐压试验击穿绕组1次。比照近几年来河北南网国产发电机一直未出现因手包绝缘缺陷而引发的定子绕组放炮或短路等严重事故，说明该试验方法对消除国产发电机这类隐患起到了关键作用。某厂在大修中对发电机端部手包绝缘进行测量试验，施加20 kV直流电压，发现一个绕组端部手包绝缘电压达18 kV，解剖检查发现绕组绝缘有裂缝，因此这种试验方法有直流和交流试验无法替代的功能。凡是在预试中的电位外移电压超过规程要求的应设法处理，因为处在相邻位置接头表面手包绝缘的电位如果也升高，往往在运行中因油污及氢气湿度问题构成爬电途径，此时发生事故的机率大大增加。
3.1.3在线监视发现缺陷
运行中的在线监视对尽早发现缺陷、避免事故起着非常重要的作用。在统计中，在线监视发现4次问题，占发现缺陷的15%。其中3次是发电机冷却水含氢量检测装置发现的，1次是发电机汽励两侧的轴电流达 2 500mA和1 100mA，属轴电流超标报警，进行了处理。对于冷却水中含氢量的变化要特别注意，即使是轻微的变化也意味着发电机绕组或水电连接管等部件有可能存在故障隐患。实践表明，在线检测冷却水聚水箱中含氢量的变化是发现机内漏水漏氢的有效方法。但隐患部位的不同，含氢量也有很大的变化，在量上没有一个统一的要求和指标。某厂1台机组在正常运行中，冷却水含氢量在线监测显示含氢量超过5%，随后停机解体检查，发现第15槽上层线棒汽侧R角处向外渗水，第8、9、10槽之间，14、15槽之间共3块环氧泥块脱落，第15槽上层线棒汽侧外R角处绝缘损坏，有5根实心导线、4根空心导线有明显的裂纹，更换了多根线棒，及时有效地避免了缺陷扩大成为事故。某厂#2机在运行中发现聚水箱含氢量达90%以上，初步判断为定子机内漏氢，停机检查发现，靠中性点C相引水管轻微磨损。
3.1.4保护动作发现缺陷
继电保护作为保护设备的最后手段，能够有效避免事故的扩大。统计的3次保护动作中有2次是定子接地保护，1次是转子接地保护。某厂机组运行中有定子接地信号发出，经查7槽上层汽侧绝缘磨损接地，6、31、52槽线棒也有不同程度的磨损；同时发现汽侧端部边段铁芯大部松动，铁损试验发现20处温升过高。
3.1.5运行中检查试验发现缺陷
运行中检查试验发现2次缺陷，一次是在运行中检查励磁机串极和补偿极绕组绝缘电阻值为0.1 MΩ，比较低，应监视运行，适当机会进行处理。另一次是发电机运行中检查发现转子漏水，随后停机处理。
3.1.6自然灾害造成缺陷
自然灾害指的是突发性、不可抗拒的天气变化等因素，统计中有2次，主要是特大风及大暴雨突发，造成发电机出口短路，发电机保护及主变差动保护动作，发电机小母线烧断，出口CT炸裂，数只瓷瓶爆裂。经过抢修，2台机分别于1 d及4 d后并网运行。
3.1.7其它
表2中的“其它”是指因其它原因造成的故障，这2次故障的发现途径无法列到其他项中，因此单择出来。这2次都是上面提及的其它设备原因引起发电机负序及发电机内部有不明异物引起的故障。
3.2按缺陷部位分析
把发现的缺陷按部位统计如表3所示。因铁芯松动损坏后，发电机绕组也将受到损伤，或在事故中绕组短路也可能会造成铁芯损坏，因此有些缺陷是铁芯、绕组在同一故障都存在，在此统计中按因果关系只统计首要的因素，随后发生的故障或缺陷不再统计。
缺陷部位统计表中“定子绕组”指除了发电机定子绕组手包绝缘部分外的其它定子绕组缺陷。在统计中所占的比例最高，达30%。对于200 MW及以下容量机组，这些缺陷大多表现为：非手包绝缘部分绝缘不良、运行或预试中击穿、水电接头部位漏水等，对于300 MW容量以上机组主要是渐开线部位绕组绑扎不良、绕组磨损及在运行中受其它异物的意外伤害等。
3.2.2定子铁芯缺陷
定子铁芯缺陷发生的比例为22%，故障率较高，主要表现为2种形式：一种为制造质量问题，由于工艺技术等原因使得铁芯在运行中松动、断裂，进而磨损绕组；另一种为意外损伤，定子膛内有异物造成铁芯被砸伤。不管什么形式，铁芯故障一旦发生，都会造成大的损失，现场维修工作量大，其工艺水平难以与在制造厂等同。某厂发生的铁芯事故使汽侧铁芯19、20、21、22段的齿部烧损，第26槽上下层线棒、第25槽上下层线棒严重烧伤。现场拆除第1~24段的全部铁芯，对拆下的非故障点的旧片，重新涂漆处理，对故障点受损的硅钢片补充新片进行更换，再重新叠片恢复。
3.2.3手包绝缘缺陷
定子绕组端部手包绝缘缺陷所占的比例与铁芯缺陷相同，但这些缺陷都是在预防性试验中发现的，属于能够及时消除的缺陷。
3.2.4转子缺陷
转子问题在最近几年的统计中所占的比例较小，为15%。缺陷或故障形式为：滑环接触电阻值偏大、转子漏水、轴电流增大、转子零件脱落等。某厂300 MW机组转子端部的风区隔板因质量原因在运行中脱落甩出，砸在绕组端部渐开线附近，造成B、C两相短路，多根绕组受损。
3.2.5其它缺陷
表3中的“其它”指的是与发电机组本体部位没有直接关系的意外原因引起发电机故障或停机，发电机组没有故障或缺陷部位。1次是升压站开关故障引起发电机转子负序，2次是大风及暴雨使发电机三相短路而停机。
3.3按缺陷责任分析
如果将缺陷责任按设计、制造、运行、检修等分类，有不少缺陷很难清晰划分。但从统计结果看，绝大部分的缺陷是由制造质量直接或间接引起的。例如定子绕组端部固定不良、部分定子绕组绝缘质量低、漏水漏氢、定子铁芯叠片整体或局部松动、断裂、绕组磨损、转子零件脱落甩出等。已投运的发电机只能通过加强大小修时的检查和增加一些特殊试验来及时发现。
有的制造缺陷的部位在运行环境恶劣的情况下，加速了向事故发展的速度，例如定子绕组手包绝缘不良，在机内氢气湿度大、漏油严重或有结露的情况下，绝缘性能下降，更易于发生放电，造成短路事故，因此要继续加强设备管理与维护。
4应采取的措施
根据以上统计分析，发电机在定子铁芯、定子绕组、氢气湿度、检修预试等方面暴露出的缺陷或存在的问题应引起注意。
4.1针对铁芯问题采取的措施
在大修时应对发电机定子铁芯端部紧固件如压板螺栓、螺母紧固情况以及定子铁芯边缘硅钢片有无断裂等进行检查。运行人员在巡视发电机时应注意其噪声的变化，松动的铁芯将会使发电机噪声增大。如发现噪声异常增大，应查明原因，在适当时机安排停机检修。运行中有时可以通过调整发电机运行参数如有功、无功、氢压、氢温和内冷水温等能使发电机的噪声暂时得到降低。大型汽轮发电机运行温度的变化除了对定子绕组绝缘、转子部件等寿命有影响外，对铁芯的松紧度也会造成影响。因此，在发电机运行中要尽可能保持发电机负荷的连续平稳。对电网负荷的调峰要尽可能安排小机组负担。此外，高功率因数或进相运行的汽轮发电机因端部漏磁较大，端部铁芯所受的温度变化及电磁力较大，对于端部铁芯健康状况较差的发电机要尽可能少安排进相运行。对在运行中负荷变化和进相运行较多的发电机要注意发电机噪声的变化，检修时要特别注意查看铁芯状况。
4.2针对定子绕组问题采取的措施
认真检查定子端部绕组的磨损、紧固情况。200 MW以上的发电机在大修时还应做定子绕组端部振型模态试验，发现问题应采取针对性的改进措施。对模态试验频率不合格的发电机，应进行端部结构改造。加强对发电机过渡引线、鼻部手包绝缘、引水管接头等处绝缘的检查。按照DL/T 5961996《电力设备预防性试验规程》，对定子绕组端部手包绝缘施加直流电压测量，不合格的应及时消除。
4.3针对氢气湿度采取的措施
采取有效措施，提高发电机内部的氢气干燥效果。根据有关资料显示，河北南网运行的氢冷发电机组仍然存在较为严重的氢气湿度超标问题，氢气湿度过高不可避免地会降低发电机内部的定子绕组线棒绝缘性能，长期在氢气湿度超标的工况下运行的发电机组，有可能因为绝缘性能的降低使内部产生局部放电，从而彻底破坏电气绝缘，导致单相或相间短路事故，危及发电机的安全运行。为确保发电机组安全运行和电网的可靠供电，有必要对网内运行的氢冷发电机组氢气湿度超标问题进行分析并治理。目前氢气湿度检测和监测装置没有统一的校验仪器和校验标准，无法保证氢气湿度数据的详实可信。河北省一些发电单位已经意识到了这个问题，并采用便携式仪器与实验室测量、在线监测装置之间进行互相比较，此方法暂时解决了没有校验仪器的问题，但这并不能彻底解决校验标准的问题。因此，应对氢气湿度检测和监测装置建立量值传递制度进行探索。
5结束语
随着设备维护、管理水平的不断提高，机组的检修、运行健康水平也不断提高，各级管理部门根据发电机重大事故制定了很多相应的反事故措施，例如国家电力公司发布的《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》等，在保证发电设备安全生产中发挥了重要作用，在以后工作中要继续严格执行这些规程和要求，最大限度地降低发电机的缺陷和事故，提高安全生产水平。 ——此文章转载于互联网，文中观点与本网站无关，如有侵权请联系删除
