吕伟 肖爱国

摘 要：水氢氢型汽轮发电机的水内冷定子绕组是由铜制空心导线和实心股线交叉组成的，槽内股线间进行540°罗贝尔换位，空心导线内部循环流通除盐水以冷却定子绕组，一旦出现冷却效果不佳而引发定子线棒温度增高的情况，很可能会导致定子绕组故障。本文介绍了发电机定子绕组局部温度异常的分析和解决过程，阐述了采用热水流试验判断线棒内部是否存在堵塞现象的诊断情况。

关键词：水内冷发电机;定子线棒;温度异常

中图分类号：TM621文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）02-0051-03

Analysis and Diagnosis of Abnormal Temperature of Generator Stator Bar

LYU Wei XIAO Aiguo

（Beijing Jingxi Gas-fired Thermal Power Co.， Ltd.， Powerbeijing Group，Beijing 100041）

Abstract： The water-cooled stator winding of the water-hydrogen-hydrogen turbogenerator is composed of copper hollow wires and solid strands， 540°Robel transposition is performed between the strands in the slot， and the hollow wire circulates demineralized water to cool the stator winding， once the poor cooling effect causes the temperature of the stator bar to increase， it is likely to cause the stator winding failure. This paper introduced the analysis and solution process of the local temperature abnormality of the generator stator winding， and elaborated the diagnosis of whether there was blockage inside the wire rod by the hot water flow test.

Keywords： water-cooled generator;stator coil;abnormal temperature

某厂2号发电机为300 MW的水氢氢冷却汽轮发电机，该机组投产3年，运行中发现34号定子线棒出水温度异常，DCS系统显示，该点温度高于其他线棒出水温度5～13 ℃，负荷越大，温差越大，具体数据如表1和图1所示。

1 34号定子线棒温度增高原因

水氢氢冷却方式的发电机定子线棒内部流通除盐水对其进行冷却，因此定子温升较低，一旦出现温度异常，应该及时进行分析和判断。按照《汽轮发电机运行导则》（DL/T 1164—2012）的要求，对发电机定子冷却水的流量压力和定子三相电流进行检查，结果无异常。定子线棒出水温差超过12 ℃，表明定子绕组冷却水系统或测温系统存在缺陷，如机组继续运行，可能会导致定子绕组绝缘破损甚至击穿。通过分析，34号定子线棒出水温度异常情况的原因有如下几点。

1.1 测温元件或测量回路故障

测温元件预置在发电机内部，是监控发电机运行状况的重要耳目之一，分为热电阻和热电偶两类。34号定子线棒出水温度測量元件属于Pt100型铂电阻，安装在定子线棒每根出水绝缘连接管接头上，该类测温点没有备用元件。对该测点外部至DCS机柜的电缆进行绝缘检查，无异常。由发电机测温元件端子处测量该点及其他几点电阻值，如表2所示。

通过以上检查，可以排除外部测量回路问题。但由于测温元件本体处在机壳内部，机组运行期间无法彻底检查。

1.2 铁心故障导致局部过热

由图1可见，机组275 MW负荷运行时，只有34号定子线棒出水温度一个点偏高，其余各点温度比较一致，温差在4 ℃以内。如果铁心损耗致热，34号定子线棒附近的其他线棒也会受到影响，且在DCS系统查看铁心各点温度均无异常，最高达到61 ℃，基本排除铁心故障。

1.3 定子线棒存在堵塞现象

在水内冷定子绕组内，循环流通的除盐水将铜线棒的基本铜损和附加损耗等所产生的热量带走，若出现水路堵塞或水流不通畅，则会造成定子线棒温度升高、绝缘劣化甚至击穿烧毁等后果，初始表象为线棒出水温度高、线棒层间温度高等[1-2]。该发动机铁心共计54槽，每槽内部装有上下两层线棒，层间装设有一用一备两只Pt100型铂电阻，用以测量线棒层间温度，定子线棒出水温度测点装设在发电机汽侧出水支路的连接管接头处。根据发电机定子绕组水电连接图分析，34号定子线棒出水温度测点反映的是12槽下层线棒与34槽上层线棒并联的出水温度。这几个测温点的对应关系如表3所示。

由表3可见，12号槽和34号槽的层间温度并没有明显增长，与34号线棒出水温度不呈对应关系，若存在定子线棒水路堵塞现象，则层间温度会相应升高。但鉴于34号定子线棒出水温度与机组负荷的增长呈线性对应关系，故不能完全排除定子线棒水路堵塞的可能性。

2 故障排查及诊断

2.1 检测方法

依据《汽轮发电机绕组内部水系统检验方法及评定》（JB/T 6228—2014）[3]，查找判断水路是否存在堵塞现象，其间可以用以下几种方法：测水流量法、测气流量法、定子绕组发热试验法和热水流试验法。根据现场情况，首先选择热水流试验法。

2.2 熱水流试验

机组停运并自然冷却后，发电机内部无发热源，定冷水泵不工作，各个测点显示温度基本一致，34号定子线棒出水温度为26.1 ℃，其他出水温度平均值为26.3 ℃，无明显差异。启动定冷水泵，调节定子进出水压差至正常运行值。投入辅助加热设备，对定冷水进行缓慢加热，确保加热速度不超过10 ℃/h，每小时记录一组数据，如表4和图2所示。

2.3 试验结果分析

由表4可以看出，在定冷水加热3 h左右（即水温50 ℃以下）时，34号线棒出水温度与其他测点基本一致，但当水温加热至大于50 ℃时，该点呈非线性骤增。由于此时发电机内部并无发热源，温度完全是定冷水通过辅助加热手段提高的。所有定子线棒内部流通的水源一致，温度也应该是相同的，34号定子线棒反映出的异常温升是完全不合理的，由此可以判断，该测温元件的基础特性在50 ℃以上发生了改变。

3 故障处理

34号定子线棒出水温度元件所处位置是发电机汽侧端部，维修人员由汽侧人孔进入即可进行更换处理。更换后，再次利用热水流试验进行验证，情况如图3所示。

本次故障最终诊断为测温元件缺陷，通过更换元件处理完毕。但在机组运行期间，发电机内部某点温度呈异常发展趋势时，维修人员需要重点关注，因为线棒冷却水回路发生堵塞后，定子线棒的温升可能会急剧增长，对线棒造成的损伤是不可逆的。

4 结论

热水流试验是一种比较直观判断定子线棒冷却水回路是否存在堵塞缺陷的方法。如果测温元件存在故障，可以通过以上试验分析进行诊断;如果水路存在堵塞，可以通过加热定冷水后快速降温的时间（t）-温度（[θ]）曲线进行判断。定冷水回路的通畅程度对于机组安全运行有着至关重要的作用，机组启动前应认真做好定冷水路正反冲洗工作，必要时进行热水流试验，以确保水路通畅和机组安全。

参考文献：

[1]夏裕宏.发电机定子冷却水管路堵塞的原因分析及处理[J].宁夏电力，2013（1）：11-13.

[2]贺佳兵.QFSN型发电机定子冷却水回路故障原因分析及防止对策[J].安装，2015（6）：31-33.

[3]工业和信息化部.汽轮发电机绕组内部水系统检验方法及评定：JB/T 6228—2014[S].北京：中国标准出版社，2014.