Turbogeneraattorin roottorin maa- ja kierrossulkujen havaitseminen RSO-mittauksen avulla

Abstract

Insinöörityö tehtiin Fortumin Turbine and Generator Services -yksikölle, joka tuottaa asiantuntijapalveluita voimalaitosten käyttöön ja kunnossapitoon. Työssä käsitellään voimalaitosten turbogeneraattoreiden toimintaa ja rakennetta. Erityisesti työssä keskitytään turbogeneraattoreiden roottoreiden rakenteeseen ja niille toteutettavaan kunnonvalvontaan. Työn kokeellisessa osassa käytiin läpi roottorin eristeiden kuntoa tutkivan RSO (recurrent surge oscillosgraph) -mittauksen teoriaa ja käytännön toteuttamista. Mittauksen avulla pystytään havaitsemaan kierros- ja maasulkuja umpinapaisen generaattorin käämityksestä. Työssä sovellettiin kahdella eri mittalaitteella toteutettavia mittauksia ja käytiin läpi niiden eroja. Työ tehtiin suorittamalla kokeellisia testejä irralliselle roottorille laboratorio olosuhteissa. Kaikki työn mittaukset tehtiin samalle roottorille, johon on mallinnettu erilaisia vikatilanteita keinotekoisesti. Teoria on sovellettavissa kaikille umpinapaisille roottoreille, mutta jokaista pitää silti käsitellä erikseen. Työssä oleva teoria on sovellettu alan kirjallisuudesta ja tutkimuksista, jotka käsittelevät aihetta. Lisäksi työn tukena käytettiin Fortumin sisäistä tietoa ja käytännön osaamista mittauksesta. RSO-mittauksen avulla saadaan runsaasti tietoa roottorin tilasta. Roottoriin syntyvät viat ovat usein äkillisiä, jotka huomataan vasta niiden syntymisen jälkeen. RSO-mittauksen avulla ne voidaan määrittää ja paikallistaa laskennan avulla. Tutkimukset RSO-mittauksen soveltuvuudesta jatkuvat neljänapaisille roottoreille ja roottoreille, joiden rakenne eroaa umpinapaisen turbogeneraattorin roottorista.

This study was made for Fortums Turbine and Generator Services unit, which provides expert and maintenance services for power plants. This study concerns power plant turbogenerator operation and structure. Particularly it focuses on turbogenerators' rotor structure and condition monitoring. In the experimental part the main focus was in RSO (recurrent surge oscillosgraph) measurements theory and practical implementation. With the measurement, turn to turn and ground shorts can be detected from windings of solid pole rotors. In the study, applied measurements were made with two different measuring devices and differences between measurements are compared. The experimental part of the study was made by measuring unattached rotor in laboratory environment. All the measurements were made for the same rotor, in which fault situations were modelled artificially. Theory of the measurement can be applied for all the solid pole rotors, but still all of the rotors need to be considered separately. Theory in the study is applied from literature and research concerning the subject. In addition, Fortums internal knowledge and practical expertise of the measurement was used for support. Lot of information about the condition of the rotor can be gained with the RSO measurement. Faults in generator rotors are often sudden faults and can only be seen after the fault is already on. Faults can be determined with RSO measurement and located with calculation. The research of the RSO measurements usability is continued for four pole rotors and rotors, which structure differs significantly from turbogenerators solid pole rotors.