棒电源发电机加热带烧毁原因分析及处理

杜 刚，杨 扬，王 超，罗 杰

(中核核电运行管理有限公司，浙江 海盐 314300)

棒电源发电机加热带烧毁原因分析及处理

杜 刚，杨 扬，王 超，罗 杰

(中核核电运行管理有限公司，浙江 海盐 314300)

介绍了核电站棒电源系统的功能与设备组成，分析了造成棒电源发电机电加热带故障烧毁的原因。针对故障原因，从棒电源机组及加热带的工作方式、要求等方面进行了分析，提出了改进措施和预防对策，对提高棒电源机组的安全可靠运行具有重要的意义。

棒电源；发电机；加热带；烧毁

0 引言

核电站棒电源系统的主要功能是为控制棒驱动机构连续供电。每台核电机组配置2套棒电源发电机组，每台发电机组包括：三相异步电动机、三相同步发电机、电压调节器和飞轮。2台发电机组并联运行，异步电动机分别由2段母线供电。发电机型号为AP76B4，容量400 kVA，输出电压260 V，频率50 Hz。为防止发电机定子绕组结露受潮，引起绝缘下降，在定子端部有3组单根功率80 W、电压230 V的加热带，加热带并联运行。

1 故障现象

在某核电厂大修期间，对棒电源发电机组检修时发现，发电机加热带烧毁，定子线圈有轻微损伤。工作人员对棒电源发电机组进行清洁与绝缘测量工作，测得电加热带直流电阻为无穷大，绝缘电阻为0。随后对内部引出线、接线端子等进行外部检查，并未发现有松动、发热等现象，且发电机绝缘电阻、直流电阻也正常。据此，初步判定为电加热带出现故障。

将发电机解体，拆除发电机非出线侧端盖，发现电加热带烧穿、熔结约200 mm，并发现定子绕组端部过热变黑，加热带烧坏情况如图1所示。

2 故障原因分析

根据加热带故障现象，认为故障原因如下。

(1) 温控开关故障。温控开关控制线路如图2所示。加热带工作状态由本体上的温度控制器控制，温控设置定值为：25 ℃(投入)/30 ℃(断开)，加热带电源为一直闭合状态，根据温度判断加热带是否投入工作。

在发电机运行期间，温度达到限值时温控器没有断开，导致加热带温度过高而烧毁。

图1 加热带烧坏情况

图2 电加热带控制线路

(2) 加热带过长。通过解体发现，加热带在定子端部缠绕1周后，仍有长约100 mm的多余加热带重叠。重叠部分造成局部过热，使加热带烧毁。

(3) 加热带质量可靠性不高。解体发现，加热带制造工艺粗糙，端部绑扎不规范，无法满足设备使用要求。

综上所述，由于该加热带过长，安装时将多余长度进行了叠绕，同时发电机运行时温控器失灵，未能将加热带工作电源断开，最终导致叠绕部分高温过热而烧毁，发电机定子端部绝缘过热发黑。

3 故障处理

(1) 加热带重新选型。根据JB/T 7836.1—2005《电机用电加热器第1部分：通用技术条件》，加热带所需功率W(kW)的计算方法为：

W=DL/6.5。

在上式中：D为电机端盖直径，m；L为前后端盖两内端面间的长度，m；6.5为热传导系数，m2/kW。

原厂加热带的单根功率为80 W、长度为1 800 mm。现需在保持所需功率不变的情况下，调整加热带长度。

国产BQ系列防潮加热带，结构简单、性能稳定可靠、安装方便，可作为替代品。因加热带在安装时不应重叠，长度不应小于周长的90 %并至少小于周长30 mm，最终确定加热带型号为BQ308AT。

加热带的主要参数为：电压230 V，长度1 600 mm，功率80 W，宽度14 mm，交流耐电压2.5 kV，绝缘材料耐温大于250 ℃。采用新型号的加热带，缩短了长度，有效避免了因缠绕绑扎而重叠的情况。

(2) 发电机定子绕组在对应于加热带烧毁处的绝缘层有不同程度的老化破损，存在一定安全隐患。

需拆除定子绕组，更换新绕组，且将定制的加热带安装在发电机非出线侧端部后，一并真空浸漆处理。

(3) 改进加热带工作方式。发电机运行以后，自动断开加热带电源，退出运行，因发电机运行时其本身产生的热量已起到防止定子受潮的作用。同时，定期校验温控器，以保证温控器可靠运行。

采取上述处理措施后，棒电源发电机运行正常，可靠性大大提高。

4 防范措施

加热带选型是否合理、安装是否得当、运行方式是否正确，都直接影响着棒电源发电机组的运行安全。为了更好地保证设备的安全稳定运行，应高度关注设备加热带运行状态。为此，提出以下几项防范措施：

(1) 定期对温控开关进行校验，保证温控器动作可靠；

(2) 加热带与电机不可同时工作，若机组运行，则加热带必须停运。控制方式可以与发电机运行状态联锁，在发电机运行时自动断开电源；

(3) 检查加热带的选择和安装是否合理，安装时禁止叠绕、折叠，避免承受拉力。

5 结束语

棒电源系统为核电厂重要电源之一，只有在换料大修时停运，其余时间均保持运行状态，其可靠性要求十分高。通过本次故障缺陷的处理及对相同型号发电机加热带的更换，消除了加热带设计安装时存在的缺陷和隐患，同时改进了运行方式，使设备能在安全稳定状态下可靠运行。

1 哈尔滨大电机研究所.JB/T 7836.1-2005电机用电加热器第1部分：通用技术条件[S].北京：机械工业出版社，2005.

2 王丽娜，张建军.加装防潮加热带提高电动机绝缘性能[J].电世界，2013，54(12)：9.

2017-02-25。

杜 刚(1981—)，男，工程师，主要从事核电站电机设备维护与管理等工作，email：dug@cnnp.com.cn。

杨 扬(1986—)，男，工程师，主要从事核电站电机设备维护与检修工作。

王 超(1985—)，男，工程师，主要从事核电站电机设备维护与检修工作。

罗 杰(1985—)，男，工程师，主要从事核电站电机设备维护与检修工作。