Совершенствование методов выявления в условиях электрических станций повреждений межлистовой изоляции сердечников статоров турбогенераторов

• Автор: Поляков, Федор Алексеевич
• Шифр специальности: 05.09.01, 05.14.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 162 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1. Анализ состояния вопроса

1.1. Анализ эксплуатационных данных о повреждаемости

сердечников статоров и элементов их креплений к корпусу турбогенераторов.

1.2. Анализ известных методов выявления повреждений

изоляции между листами сердечника.

1.3. Электромагнитные и тепловые поля в области замыкания листов активной стали сердечников статоров крупных вращающихся электрических машин.

1.3.1. Электромагнитные поля в области повреждения

межлистовой изоляции активной стали сердечников.

1.3.2. Установившиеся и нестационарные тепловые поля в

области повреждений межлистовой изоляции активной стали сердечников.
1.4. Цели и основные задачи диссертации. 3
2. Исследование электромагнитных полей в области
дефекта межлистовой изоляции активной стали.
2.1. Постановка задачи.
2.2. Анализ электромагнитного поля в области замыкания
листов активной стали.
2.3. Основные соотношения, характеризующие
электромагнитные явления в зоне замыкания листов.
2.4. Экспериментальные исследования области применения и разрешающей способности диагностических параметров
на основных типах сердечников статоров турбогенераторов.
2.4.1. Определение степени влияния параметров
намагничивания и индивидуальных особенностей сердечника на диагностические параметры при проведении ЭМК.
2.4.2. Исследование влияние на диагностические параметры
ЭМК местоположения и мощности дополнительных
потерь локального замыкания листов активной стали.
2.5. Выводы.
3. 3 Исследование тепловых полей в зоне локального замыкания листов активной стали сердечника статора турбогенератора.
3.1. Исследование установившегося теплового поля в зоне дефекта межлистовой изоляции при работе турбогенератора.
3.1.1. Постановка задачи.
3.1.2. Исследование установившегося теплового поля в области повреждения межлистовой изоляции листов активной стали.
3.2. Исследование нестационарных тепловых полей в области повреждения межлистовой изоляции.
3.2.1. Постановка задачи.
3.2.2. Тепловое поле в области повреждения межлистовой изоляции при нестационарном нагреве.
3.3. Экспериментальные исследования тепловых полей в области повреждения межлистовой изоляции в условиях испытаний стали статора при кольцевом намагничивании.
3.4. Разработка критериев оценки степени опасности дефектов межлистовой изоляции и технического состояния активной стали статора.
3.5. Выводы
4. Разработка методики выявления дефектов межлистовой изоляции сердечников турбогенераторов в условиях электростанций.
4.1. Постановка задачи.
4.2. Разработка методики проведения контроля состояния межлистовой изоляции активной стали электромагнитным методом.
4.2.1. Схема и средства измерений.
4.2.2. Подготовка к проведению испытаний.
4.2.3. Измерение индивидуальных параметров генератора.
4.2.4. Тарировка измерительной схемы ЭМК.
4.2.5. Контроль состояния межлистовой изоляции.
4.2.6. Диагностирование дефектов межлистовой изоляции и определение степени их опасности.
Устройство макета прибора для контроля состояния межлистовой изоляции листов активной стали статоров турбогенераторов.
Экспериментальная проверка методики и макета устройства контроля состояния межлистовой изоляции в натурных условиях.
Рекомендации по применению разработанного метода при проведении ремонтного обслуживания, оценке технического состояния и проведения техперевооружения ТЭС.
Выводы.
Заключение.
Литература


Перечисленные дефекты могут приводить к аварийным отключеньям и необратимому снижению технического состояния генераторов, обширным разрушениям, требующим замены статоров или их ремонтов в условиях завода изготовителя. Вследствие ослабления плотности прессовки сердечников и разрушение зубцов крайних пакетов Фото 1, 2 в х годах на ТЭС РАО ЕЭС России происходило в среднем аварийных отключения в год. Аварийные отключения имели место на турбогенераторах Конаковской, Киришской, Ириклинской, Кармановской, Среднеуральской, Сургутской, Гусиноозерской и Невинномысской ГРЭС. Возникновение данного дефекта обусловлено упруговязким течением лаковых пленок листов стали и термомеханическими усилиями, возникающими в эксплуатационных режимах , , . Следует отметить, что на многих турбогенераторах при проведении капитальных ремонтов выявлялись значительные ослабления плотности прессовки активной стали и разрушения зубцов крайних пакетов, которые хотя и не приводили к аварийным отключеньям, но имели фактически необратимый характер и требовали замены статоров, ограничений в режимах работы, увеличения объемов ремонта и сокращения межремонтных периодов. В качестве характерного примера можно привести два турбогенератора типа ТВВ Каширской ГРЭС, на которых в конце х начале х годов ежегодно проводились ремонты активной стали с выводом ротора, однако это не позволило избежать тяжелой аварии на одном из них и генераторы были заменены. Как показывает опыт обследований, проводимых ВНИИЭ, наиболее часто необратимые разрушения и аварийные отключения происходят на турбогенераторах мощностью МВт, изготовлявшихся до г. Причем, вероятность таких повреждений существенно возрастает при работе турбогенераторов в маневренных режимах с потреблением реактивной мощности от сети. На турбогенераторах меньшей мощности повреждение зубцов крайних пакетов имеют место, но существенно реже. На статорах с запеченными крайними пакетами при снижении давления прессования разрушения развиваются также достаточно быстро и приводят к облому крайних листов и истончению вентиляционных распорок на значительную глубину, что крайне осложняет проведение ремонта активной стали . Фото 1. Пример разрушении крайнего запеченного пакета сердечника статора. Фото 2. Пример разрушения крайнего запеченного пакета сердечника статора. Применение ультразвукового метода контроля плотности прессовки , разработанного ОАО ВНИИЭ, показало большую распространенность ослабления давления прессования торцевых пакетов активной стали, особенно на турбогенераторах работающих в режимах недовозбуждения. Другим не менее распространенным дефектом сердечников статоров турбогенераторов является замыкание листов активной стали Фото 3, которое может приводить к повреждению изоляции стержней обмотки статора или возникновению пожаров железа , . Сердечник статора турбогенераторов набирается из сегментов электротехнической стали толщиной 0,5 или 0, мм. Изоляция листов стали выполняется с помощью лака. Минимальное электрическое сопротивление пакета из лакированных сегментов активной стали, опрессованных давлением кгсм2, должно составлять не менее Ом
Фото 3. Замыкание листов активной стали по углу ласточкина хвоста. Повреждение изоляции между листами электротехнической стали сердечника статора вызывает образование электрического контура зона повреждения листы активной стали стяжная призма сердечника. При работе генератора по этому контуру протекают токи под действием ЭДС, наведенной основным магнитным потоком, что приводит к повышенному тепловыделению в месте дефекта. Мощность дополнительных потерь локального тепловыделения определяется величиной потока, сцепленного с контуром, и параметрами контура замыкания. При достаточно развитом замыкании ее значение может достигать весьма опасных величин и приводить к значительному нагреву, а в тяжелых случаях и к повреждению обмотки или сердечника со сплавлением активной стали, т. Фото 4. В практике эксплуатации отмечались случаи когда пожар железа охватывал значительную часть сердечника статора, несмотря на наличие периодически проложенных изоляционных прокладок и радиальных вентиляционных каналов.