大型火力发电机组锅炉给水泵电机故障案例分析

  山西某发电公司 2011 年 3 月投产的二期工程为2×600MW 超临界机组,给水系统采用 3 台 35%B-MCR(锅炉最大连续出力) 电动给水泵配置方式,电机的参数为额定电压 10000V额定功率 11000KW,每台电泵负荷指数为机组容量 35%,也就是两台泵带 70%的负荷,只有三台全部启动才能带到满负荷。这样每台给水泵对于机组的运行极为重要,这里就我公司近期出现的 4# 发电机组 3# 给水泵电机故障予以分析。
  1. 事情经过2013 年 9 月 7 日 19:26,我公司 4# 发电机组 3# 给水泵启动时跳闸。点检部值班人员接到运行人员通知后,到 4# 机 10KV 配电室3# 给水泵电源开关处检查发现,WDZ-430EX 保护装置“动作”指示灯亮,面板显示:接地保护动作,故障电流为:Ⅰa=3.44A Ⅰb=3.42AⅠc=3.44A Ⅰog=7.54 。
  继保室对 WDZ-430EX 保护装置进行事故校验,结果为:保护装置定值校验正确、零序 CT 变比和伏安特性试验也正常、CT 回路直阻和 CT 对地绝缘都合格、二次回路检查正常。
  电气专业人员同时检查 4# 机 3# 给水泵电动机绝缘和直阻,检查结果为:电机测绝缘相间及对地均为 200MΩ 以上,测单相直阻数值:U1--U2=0.03278Ω、V1--V2=0.0328Ω、W1--W2 =0.0433 Ω,直阻互差 32%,大于标准 2%。
  就地解体检查电动机,打开接线盒及中性点箱,未见异常。打开电动机侧面的加热器挡板,有烟雾冒出,有油烟味。继续打开主泵侧与前置泵侧两侧的电机端盖(电机为分离式座式轴承结构形式),先检查主泵侧电机端部线圈,拆开主泵侧导风圈后,看到端部线圈渐开线整个圆周范围内没有明显异常现象,继续检查当拆开前置泵侧导风圈后,发现电机出线端即给水泵前置泵侧时钟 6-7 点位置线圈端部过桥引线处多根由于烟熏变黑,有两根线圈上层边表层绝缘明显过火碳化痕迹,并且有一处电机线圈组连线(也叫大桥或大辫)明显断开,后经研究线圈的走向布置,发现断开处为时钟 6-7 点位置对应极下 C 相线圈大桥根部。
  继保专业对 4# 机 3# 给水泵 WDZ-430EX 保护进行进一步检查,发现在 2013 年 9 月 6 日 20:28,装置的“接地保护”曾经动作过,故障电流为:Ⅰa=3.15A Ⅰb=3.14A Ⅰc=3.15A Ⅰog=4.62 。
  2. 大型火力发电机组锅炉给水泵电机故障故障原因分析:
  2.1 故障部位制造厂的焊接质量差发生故障的部位位于 C 相线圈大桥(或大辩)根部,即大桥与线圈组的连接部位,从损坏部位的截面看此处的连接是从 C 相线圈组引出的两根扁铜导线与大桥相搭接后用铜焊工艺完成,从损坏现象经过分析判断出,此处的焊接质量较差,没有达到满焊或有砂眼或漏焊情况,此种情况一般用测试电机线圈直阻的办法不易发现。此处的接触电阻相对较大,运行中时间累积就会造成该处发热氧化造成开焊或断股。
  2.2 频繁启停受到大电流冲击也是造成故障的重要原因。
  由于给水系统 3 台 35%B-MCR 电动给水泵配置方式,所以为了满足系统负荷变化参与调峰的原因,电机启动频繁,调阅电机的运行曲线,发现电机每三天就要启停一次,启动电流一般是额定电流的 4-7 倍,频繁的启停大电流冲击,电机端部线圈包括槽口受到的电磁力最大,损伤也难免,留下了安全隐患。
  从运行曲线结合保护装置看 2013 年 9 月 6 日 17:50 左右,4 号机组由于水系统问题突然停机,保护联动后发生了 1# 给水泵电机先跳闸,当时电流 500 多安培,接着 2# 给水泵电机跳闸,电流约600 多安培,最后,3# 给水泵电机跳闸,电流达 700 多安培,是接近正常运行时电流的 1.5 倍,比其他两台受到的冲击更大,是造成本次事故的直接原因。
  2.3 二次伤害加剧故障进一步扩大保护装置查到的动作情况说明,2013 年 9 月 7 日 19:26,4# 机3# 给水泵启动时跳闸是在 2013 年 9 月 6 日 20:28 跳闸未查明原因及处理问题的情况下,形成的二次伤害,第一次动作时说明故障部位已经断开或接近断开,二次启动导致故障部位瞬间烧断并引起火苗烧伤周围线圈。
  3. 故障处理措施:
  3.1 故障部位的清理清理了故障部位及相邻受到影响的线圈上的碳化绝缘、电弧烧结而产生的铜渣,剥开故障部位两端的铜线,两端剥开的长度各为150mm 长,割断相邻线圈的绑绳,留出足够的空间,以便进一步处理时方便工作。
  3.2 选取处理材料先选取与电机容量匹配的两根质量较好(导电率高)的扁铜线。
  根据大辩与线圈引出线的走向调整弯曲选好的扁铜线,将各自预装在两端,保证两端的搭接部分不得少于 20mm,剩余部分去掉,以保证连接时的可靠性。
  再选取焊接用的辅材,包括焊丝焊药。为了保证焊接质量采用发电机级的焊材 BAg45CuZn HYAg45 Ф4×450 银焊丝、QJ102 银钎焊溶剂进行焊接。
  3.3 故障部位的焊接将故障处线圈侧、大桥侧剥掉绝缘的部位以及准备好的两根扁铜线两端进行打磨处理,除掉氧化层,然后由有经验的焊工(焊接技师)将两根扁铜线两端搭接在预装位置,进行焊接。
  3.4 电气试验焊接完毕温度将到室温时进行电气试验,测试数据如下:U 相0.03200 欧姆 V 相 0.03200 欧姆 W 0.3192 欧姆。绝缘相间对地均为 4000MΩ,25KV 直流耐压试验,泄漏电流各相不超 10μA 试验合格,处理后电气参数良好。
  3.5 进行绝缘及包扎处理用 SH5444-1 规格 0.14×25mm 的云母带与 6101 环氧树脂和650 固化剂按照一比一的比例配比成胶状绝缘漆配合使用,首先再次清理干净处理部位,特别是焊接过的地方异物然后用半叠包法缠绕一层云母带,再涂刷一层配制好的绝缘漆,如此反复直到绝缘的厚度高出临近位置旧有绝缘 1-2mm 位置,最后用同样方法再缠绕3-5 层 25mm 宽无碱玻璃丝带。同时再次清理其他绝缘受影响部位的灰尘等杂物后涂刷绝缘漆 10-15 次,用涤波绳恢复并加强端部的绑扎,同样将绑绳涂刷10-15此绝缘漆,等待晾干,时间不少于24小时。
  3.6 电机全面恢复上述步骤完成,在绝缘全面干燥成型后,就着手恢复电机,安装导风圈、端盖、接线等工作。
  结语经过总结我公司多年来对给水泵电机的检修情况以及对上述电机故障特点的分析,我认为加强设备监造,加强新建机组基建期的工程质量管理,全方位全过程抓住优化设计、优质安装、优化运行三个环节,提高工程建设质量、设备质量和生产准备质量,加强人员培训力度,提高员工责任心及业务水平,是防止机组投运后发生非计划停运的发生的关键
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关键词:电机故障

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