6. СОВЕТУВАЊЕ Охрид, 4-6 октомври 2009 Вангел Фуштиќ, Крсте Најденкоски, Иван Куковски, Невенка Китева-Роглева Универзитет Св.Кирил и Методиј, Факултет за електротехника и информациски технологии ХАВАРИСКИ СТОП НА ХИДРОГЕНЕРАТОРОТ ВО ХЕЦ САПУНЧИЦА И АНАЛИЗА НА НАСТАНОТ И ОШТЕТУВАЊАТА КУСА СОДРЖИНА Во трудот се дава приказ на хавариското запирање на хидрогенераторот ТГ-1 во ХЕЦ Сапунчица Тип Y 160/55-6, поради настанатиот механички дефект на роторот настанат во пробен период на работа по извршените рехабилитациони работи во хидроцентралата. Генераторот е со карактеристики моќност S = 1800 kva, Ugen = 6300 V, n=1000 vrt./min., производство Раде Кончар, Хрватска. Анализиран е настанот и причината на дефектот, како и текот на некои електрични големини при запирањето. Даден е приказ на последиците од дефектот со настанатото оштетување на статорот и половите на роторот. Клучни зборови: хидрогенератор, хавариски стоп, рехабилитација на ХЕЦ 1 ОПИС НА РАБОТАТА И МЕТОДОЛОГИЈА 1.1 Цел и задача на анализата Основна цел и задача на анализата која ја спроведе стручниот тим на ФЕИТ, беше недвосмислено определување на настанатото оштетување на генераторот во ХЕЦ Сапунчица, и констатирање на: - времето, местото и погонската состојба на генераторот пред оштетувањето, - хавариски стоп и податоци од системот за следење, - тип на настанатото оштетување, - причина за оштетувањето, - обем на оштетувањето, - и потребни активности за повторно враќање на генераторот во погонска состојба. 1.2 Методологија Со оглед на фактичката ситуација предизвикана од испадот на хидрогенераторот, стручниот тим ги превзеде следните активности со подршка на Мак-Хидро, кој концесиски оперира со ХЕЦ Студенчица: 1. Увид на оштетениот расклопен генератор (утоварен за транспорт), 2. Увид во комплетната документација за историјата на генераторот (која му беше достапна на стручниот тим), 3. Увид во ХЕЦ Сапунчица (Агрегати, Систем за управување, Анализа на процес, Интервју со персоналот во централата, Земање узорци/делови кои се испаднати од оштетениот генератор) 4. Фото документација на оштетувањата, 5. Анализа на текот на оштетувањето и заклучоци. A1-8R 1/5
MAKO CIGRE 2009 A1-8R 2/5 2 ОСНОВНИ КАРАКТЕРИСТИКИ И ИСТОРИЈА НА ГЕНЕРАТОРОТ ТГ-1 2.1 ХЕЦ Сапунчица како дел од РОТ проектот Предмет на анализата е оштетувањата при хавариски стоп на генераторот ТГ-1 во малата ХЕЦ Сапунчица која е опфатена со РОТ Проектот за рехабилитација и концесија. Од 2006 год. сопственик на централата е ЕСМ/ЕВН Дистрибуција, а со централата концесиски управува компанијата Мак-Хидро од Скопје. Во рамките на РОТ проектот меѓусебните обврски се регулирани со договор во чии рамки е предвидена рехабилитација на генераторите, кои би требало да имаат карактеристики најмалку како нов генератор и со продолжен технолошки век. Сите активности на рехабилитацијата треба да се спроведат според Основниот проект изработен во Јануари 2003 од проектната компанија HYDROPOL Project and Management, A.S. од република Чешка. Сите активности на рехабилитација треба да бидат според определен Систем за обезбедување на квалитет (Quality Assurance Sistem). Ваквиот систем подразбира спроведување на сите активности според процедури и протоколи за обезбедување квалитет на работите, проследено со соответна документација. 2.2 Историја на оштетениот генератор ТГ-1 а) Генераторот ТГ-1 во ХЕЦ Сапунчица, е со следните карактеристики: Тип Y 160/55-6 Моќност S = 1800 kva, хоризонтална изведба Номинален напон Ugen = 6300 V Номинална струја I gen = 165A Номинален број на вртежи n=1000 vrt./minuta Фактор на моќност cos φ = 0,8 Возбуда (U/I) 37 V, 270A Производител Раде Кончар, Хрватска Работите на рехабилитацијата ги вршел EXMONT Energo a.s. од Брно, Република Чешка. б) Рехабилитација на генераторот Со проектот РОТ генераторот е рехабилитиран и вака рехабилитиран бил во погон околу еден и пол месец пред хаваријата. Според Основниот проект предвидено било да се изврши комплетна замена на статорската намотка и магнетното јадро, како и преизолирање или замена на возбудните намотки. До моментот на хаваријата генераторот работел во погон без посебни забелешки од страна на погонскиот персонал. Предвидените работи може да се согледаат и од извадокот на Основниот проект (Technical Report) кој се однесува на рехабилитацијата на генераторите во ХЕЦ Сапунчица. 2 НАСТАНИ ВО ВРСКА СО НАСТАНАТИОТ ХАВАРИСКИ СТОП а) Настани пред и во моментот на хаварискиот стоп Генераторот работел нормално во погон на 26 Март 2008 година до 8:48 часот, кога бил нормално исклучен (NORMAL SHUTDOWN) од сменскиот персонал заради потреба од прочистување на вентили за притисок во системот за ладење. Во 9:24 часот започната е нормална постапка за повторно синхронизирање на генераторот во мрежа, кога и настанала хаваријата во 9:27 часот, пред моментот на негова синхронизација. Генераторот достигнал номинален број на вртежи и при оваа постапка истиот се возбудува при 90% од номинални број на вртежи. Во овој момент настанува хаварија на генераторот и иницијализација за негово исклучување (EMERGENCY SHUTDOWN). На Аларм листата се регистрирани следните сигнали: 1. B117 (KA231) Master trip relay operated 2. B308(not) (K31) Excitation system failure 3. B406 (F2) rotor earth fault relay alarm Од трендовите во Системот за управување со генераторот сможат да се видат следните информации:
MAKO CIGRE 2009 A1-8R 3/5 1. Број на вртежи - Speed 99% 2. Напона на статор - U (L3-L1) = 1434 V. Значењето на горните сигнали е следно: Signalot B117 (KA231) Master trip relay operated, значи дека генераторот е рачно исклучен со активирање на хавариско исклучување на командна табла од страна на дежурниот оператор. Signalot B308(not) (K31) Excitation system failure значи дека системот за возбуда не успеал да го возбуди и одржи генераторот возбуден до синхронизација. Signalot B406 (F2) Rotor earth fault relay alarm значи дека релејната заштита дала сигнал за доземен спој на роторската намотка откако настанала хаваријата. Информацијата Speed 99% е земена од системот за управување и значи број на вртежи во проценти од номинален број на вртежи. Информацијата U (L3-L1) = 1434 V е земена од системот за управување и значи дека напонот на статорот од генераторот достигнал вредност од само 1434 V (номинален напон на генераторот е 6300 V). б) Најдена состојба после демонтажа на генераторот По хаваријата, генераторот е демонтиран и извршена е негова демонтажа од страна на Проектната компанија, истиот е натоварен на товарно возило и транспортиран за Чешка. Од увидот на оштетениот генератор пред неговото транспортирање за фабриката стручниот тим успеа и во услови на вака натоварен генератор и деловите кои се пронајдени при негова демонтажа, да ги констатира следните оштетувања: 1. Статорот ( намотка и магнетен лим) е комплетно оштетен. 2. По средината на статорот има канал по целиот обем на статорскиот пакет од друг метален дел (од испаднати парчиња од роторски пол), кој ги уништил каналите на намотките и нивните прицврстувања. Статорскиот пакет во овој дел е оштетен. 3. Сите роторски полови се видливо оштетени од механички делувања. Спојот клемите помеѓу намотките на 3-иот и 4-иот пол е раскинат (од испаднати парчиња од роторски пол). 4. Пронајдени се вкупно 5 метални парчиња после демонтажа на генераторот. Едно парче е пресуван дел од изводот-клема од полниот намот на пол 4, додека другите 4 парчиња се метални делови испаднати од половите 3 и 4, кои служеле за нивно механичко прицврстување. Сите оштетувања се од механичка природа поради триење - гребење на парчињата во зазорот помеѓу роторските полови и статорската намотка. Стручниот тим констатира дека нема видливи оштетувања од делување на електричен лак ниту на статорскиот намот ниту на роторските полови. Од фото документацијата која ја подготви стручниот тим може јасно да се видат сите елементи на настанот и предизвиканата хаварија. Сл. 1 Оштетувања на статорот и роторски пол
MAKO CIGRE 2009 A1-8R 4/5 3 НАОДИ И ФАКТИ НА ХАВАРИЈАТА НА ГЕНЕРАТОРОТ а) Анализа на настанот Анализата многу ја отежна фактот што стручниот тим немаше на располагање соодветна конструктивна документација од генераторот. Металните делови кои се отспоиле од роторски пол поради недоволно квалитетно прицврстување и/или несоответни димензии на парчињата за прицврстување, се олабавиле и се спуштиле при претходното запирање на генераторот (вртење на роторот) во горна положба на разлабавениот роторски пол. По повторното пуштање (вртење на роторот) разлабавените и спуштени парчиња се повеќе се олабавувале и излегле целосно од местото каде служеле за фиксирање. Тогаш, при број на вртежи околу 90% од номиналната, тие целосно излегле од местото и поради центрифугалните сили механички ја прекинале врската помеѓу пол 3 и 4. Ова е првиот настан кој предизвикал да се прекине возбудната струја на роторот и генераторот не се возбуди до крај. Со оглед дека генераторот не бил синхронизиран на мрежа, и дека е ова случено во фаза на почетна возбуда на генераторот во режим на празен од и релативно мала моќност на возбудното коло, нема предизвикано видливи внатрешни дефекти од електрична природа. Крајот на намотката на полот 3 кој се откинал при ова, навлегол помеѓу роторот и статорот и бил завлечен од роторот, при што направил целосно уништување на средината од статорот со видливо вдлабнување по целиот обем на статорот. Парчињата метал потоа, навлегле во зазорот помеѓу роторските полови и статорот во вртење и направиле механички оштетувања на роторските намотки на сите полови. Од видливите механички оштетувања е јасно дека нема потреба за дополнителни електрични испитувања заради утврдување на евентуално друг дефект во генераторот. Сл. 2 Анализа на параметрите во моментот на хавариски стоп б) Причина за појавениот дефект Основна причина за дефектот е во направените пропусти во делот на прицврстување на половите на роторот. Имено, половите од роторот се прицврстени за магнетниот венец на осовината на генераторот и со помош на клинови кои се забиваат од двете страни на секој пол. Сосема очигледно е дека од еден пол овие клинови не биле добро прицврстени и во тек на погон на агрегатот испаднале од своите лежишта при што ја предизвикале хаваријата. Генераторот е изведен со механичка заштита (поклопци) од двете страни така да евентуално влез на надворешни тела во него во нормален погон не е возможен. Тоа може да се види од фотографиите на склопеното куќиште на другиот генератор. Така, продор на надворешно страно тело целосно се исклучува како можност за хаваријата. Исто така, се зема во предвид и фактот дека генераторот претходно работел повеќе од еден месец.
MAKO CIGRE 2009 A1-8R 5/5 4 ЗАКЛУЧОК Хаварискиот стоп на хидрогенераторот ТГ-1 во ХЕЦ Сапунчица претставува редок настан, од кој може многу да се научи и кој може да служи како едно искуство повеќе во експлоатацијата на генераторите. Исто така, овој настан дава и некои согледувања за спроведената рехабилитација и несоответниот проектен менаџмент применет за контрола на квалитетот, односно на Системот за обезбедување квалитет (QAS)- посебно во делот на прицвстување на намотките на роторските полови и пробните испитувања на зголемен број вртежи. Оштетувањата на генераторот може да се оквалификуваат како хаварија на генераторот и посебно неговите делови (статор и ротор) од механичка природа. Оштетувањата настанале поради присуство на метални предмети во зазорот помеѓу роторските полови и статорската намотка, испаднати од роторски пол т.е. од внатрешноста на генераторот. 5 ЛИТЕРАТУРА [1] HPP Sapuncica, Technical Report, Part 1, HYDROPOL Project & Management, January 2003 [2] ESM, ROT Project, Tender specifications for Seven HPP, 2001. [3] IEC 60034-1 Rotating electrical machines Part 1: Rating and performance [4] Mac-Hydro, Database of Control System in HPP Sapuncica, 2008.