深度调峰对燃煤汽轮发电机定、转子绕组的影响分析

深度调峰对燃煤汽轮发电机定、转子绕组的影响分析

张文明 ZHANG Wen-ming；张庆伟 ZHANG Qing-wei；宋贵涛 SONG Gui-tao

【摘 要】摘要：当前邹县发电厂四台燃煤汽轮发电机组承担电网调节任务的压力越来越大，快速调整负荷的瓶颈问题突出。本文分析了当前邹县发电厂参与调峰的四台发电机正常运行方式定、转子典型故障，并对深度调峰时发电机定、转子热膨胀差值进行计算分析、评估，判断定、转子绕组热膨胀差值是发电机深调的主要限制因素。本文的内容为适应深度调峰的燃煤汽轮发电机优化和改进提供了确切思路，为保证发电机参与深调的安全可靠运行提供有益参考。 【期刊名称】《价值工程》 【年(卷),期】2019(038)023 【总页数】4

【关键词】深度调峰；汽轮发电机；运行方式；故障分析；热膨胀差值

0 引言

目前我国电力系统存在超高压、远距离、交直流混合输电的特点，加之风电、太阳能等分布式电源大量介入[1]。“十三五”期间能源清洁化和电力体制改革走向深入，电网和电站运行长距离输电、新能源接入、节能和超低排放、灵活性运行、竞价上网特点突出。燃煤火电机组运行的外部环境变革，运行方式从原来的主要承担“基荷”运行转变成调峰、调压、调频等灵活方式运行，新的运行方式对在役燃煤发电机的适应性、可靠性和经济性等提出了更高的要求[2]。 在“十三五”期间，新增跨省跨区通道19条、输电能力1.3亿千瓦，新能源和可再生能源约7000万千瓦，电力消费增速减速换挡、煤电机组投产过多、煤

电机组承担高速增长的非化石能源发电深度调峰和备用等功能的原因[3][4]，火电机组尤其是煤电机组在未来几年持续低负荷运行或者深度调峰将成为常态。煤电发展将从单纯保障电量供应，向更好地保障电力供应、提供辅助服务并重转变[5]。

1 深调方式简介

深度调峰就是受电网负荷峰谷差较大影响而导致各发电厂降出力、发电机组超过基本调峰范围进行调峰的一种运行方式；深度调峰的负荷范围超过该电厂锅炉最低稳燃负荷（一般深度调峰的调峰深度为60%-70%BMCR）。目前，燃煤火电呈现出参与调峰或调停机组数增多、利用小时数减少、机组负荷率低等特点。

邹县发电厂燃煤火电机组的调峰运行方式变负荷运行，且邹县发电厂深调超过一般调节深度负荷，负荷变化快。

过去大容量燃煤火电机组均以带基础负荷长期稳定运行为设计目标，关注的重点在于如何优化定转子绕组和定子铁心的冷却方式，以提高满负载工况下发电机的输出效率和参数。但是当前由于电网外部运行环境的改变，发电机的运行方式与以往相比有很大的不同。调峰、调压、进相运行的时间和次数都大大增加。虽然发电机在设计之初，考虑了各种运行环境对发电机的影响，也采取了相应的措施加以应对，但实际上之前很少有大容量汽轮发电机在长期的调峰、调压包括进相下运行，行业内对这些运行方式的机理分析还不够[4]。

2 正常运行方式与深度调峰对发电机定、转子绕组及铁芯的影响对比分析

邹县发电厂在役8台燃煤汽轮发电机，其中635MW、1000MW发电机均参

与深调，针对深调可能存在的问题，在历次大小修期间对发电机定、转子细致检查，深调期间着重对发电机定、转子铁芯与线棒的热膨胀差值进行数据分析，以期分析深调对电气系统的影响程度，作出研究、应对措施。 2.1 正常运行方式发电机定、转子典型故障分析 2.1.1 定子端部松动

2014年1000MW机组大修，检查发电机定子端部L型支架滑销有六处磨损，定子励端支架与环形引线之间10、11、12、1、2、4、5 点钟支架有不同程度的磨损，励端 11点钟引线与支撑环之间有磨损，有轻微黄粉。处理情况：清理、检查、复位滑销，并粘结固定滑移销套。铲开松动的定子环形引线绑绳，环形引线加间隔块，并用Φ5，浸NAZ胶的涤波绳绑扎牢固。 2.1.2 转子绕组匝间短路

检查发电机转子存在轻微匝间短路现象。解体后发现，护环下转子线圈顶匝在R处变形严重；#9槽励侧护环下1～2匝间绝缘纸破损，且有放电痕迹；#19槽的励侧护环下1～2匝间有放电痕迹。

以上为机组正常方式运行中，发生的定转子绕组异常情况的典型故障记录。 2.1 .3故障分析

由于定转子绕组、铁芯、绝缘材料等热膨胀系数不同，加上定子绕组本身的电磁振动加上循环热应力的影响，可能会加剧类似磨损、振动情况，甚至导致定子绕组出现端部支架断裂等故障。转子绕组承受高速旋转的离心力，可能会使转子铜线产生蠕变，进而造成端部顶匝线圈的铜线因应力蠕变而发生变形，甚至可能发展成匝间短路。发电机定子铁芯在外部运行方式变化引起的谐振下，存在出现铁芯松动、造成铁芯振动幅值加大的问题。