張華

(重慶涪陵水資源公司，重慶涪陵 408000)

牛欄口電站1號(hào)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地故障及處理

張華

(重慶涪陵水資源公司，重慶涪陵 408000)

牛欄口電站轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)存在缺陷。在大修處理轉(zhuǎn)子時(shí)，由于未采取相應(yīng)的保護(hù)措施而導(dǎo)致焊渣進(jìn)入轉(zhuǎn)子，造成轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地，給機(jī)組運(yùn)行帶來(lái)了嚴(yán)重的安全隱患。經(jīng)過(guò)充分認(rèn)證后，采取了只處理故障磁極的方案，節(jié)省了大量工期，取得了非常好的效果，可為轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地故障查找方法提供參考。

牛欄口電站;發(fā)電機(jī);轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地;故障查找與處理

1 概述

牛欄口電站位于重慶市石柱縣境內(nèi)的龍河流域中下游河段，是龍河流域梯級(jí)開發(fā)的第五級(jí)電站。電站裝機(jī)容量為2×10MW，采用一機(jī)一單元接線，于2005年8月投產(chǎn)。發(fā)電機(jī)型號(hào):SF10－18/3900，額定電壓10．5kV，額定電流687．3 A，額定轉(zhuǎn)速333．3r/min，額定勵(lì)磁電壓220V，額定勵(lì)磁電流420A，絕緣等級(jí)為F。

該電站1號(hào)發(fā)電機(jī)保護(hù)采用南瑞繼電保護(hù)公司生產(chǎn)的MGT100系列微機(jī)型發(fā)電機(jī)成套保護(hù)裝置，轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地用來(lái)監(jiān)視轉(zhuǎn)子回路對(duì)地絕緣，防止轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地。當(dāng)轉(zhuǎn)子對(duì)地絕緣電阻降低到一定數(shù)值時(shí)，此保護(hù)動(dòng)作，同時(shí)發(fā)出語(yǔ)音報(bào)警信號(hào)。2011年12月22日，該廠對(duì)1號(hào)機(jī)組進(jìn)行了B級(jí)檢修，檢修后5個(gè)月在運(yùn)行中報(bào)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地故障。

2 故障現(xiàn)象及排除檢查過(guò)程

2012年5月26日，1號(hào)機(jī)組在運(yùn)行中發(fā)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地信號(hào)，復(fù)歸后恢復(fù)正常;待一段時(shí)間后再次發(fā)報(bào)警信號(hào)，再次復(fù)歸后遂將此情況匯報(bào)上級(jí)主管部門，隨即由技術(shù)人員對(duì)其進(jìn)行檢查，檢查情況如下:

(1)1號(hào)機(jī)組運(yùn)行時(shí)，測(cè)量1號(hào)機(jī)組轉(zhuǎn)子電壓為110V，轉(zhuǎn)子正對(duì)地電壓在70～90V之間變化，轉(zhuǎn)子負(fù)對(duì)地在20～40V之間變化。檢查發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置有“轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地”告警信號(hào)燈亮。保護(hù)采樣值中顯示的轉(zhuǎn)子各項(xiàng)參數(shù)如下:轉(zhuǎn)子電壓為130V，轉(zhuǎn)子電阻在1～100kΩ之間頻繁變化，在認(rèn)真觀察后發(fā)現(xiàn)采樣的接地電阻值雖然變化較快，但間隔不久即會(huì)出現(xiàn)低阻值。由于較長(zhǎng)時(shí)間出現(xiàn)的低阻值小于一點(diǎn)接地保護(hù)整定值(40 kΩ)并超過(guò)了延時(shí)(5s)，保護(hù)裝置開出報(bào)警。因此針對(duì)上述現(xiàn)象，可從保護(hù)裝置的報(bào)警情況初步判斷轉(zhuǎn)子回路發(fā)生了接地故障。

(2)將機(jī)組停機(jī)轉(zhuǎn)入冷備用后斷開勵(lì)磁系統(tǒng)刀閘和滅磁開關(guān)，在發(fā)電機(jī)繞組回路上做好安全措施后，用500V搖表檢查發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路絕緣電阻不符合要求。

(3)甩開1號(hào)機(jī)組滑環(huán)上所有的碳刷，從轉(zhuǎn)子引線的銅排處檢查發(fā)現(xiàn):從滅磁開關(guān)到滑環(huán)勵(lì)磁引線處絕緣電阻為300MΩ，但引線至轉(zhuǎn)子線圈的絕緣電阻不符合要求。

(4)進(jìn)一步深入轉(zhuǎn)子內(nèi)部進(jìn)行檢查，解開勵(lì)磁引線銅排后，用500V搖表對(duì)轉(zhuǎn)子回路進(jìn)行檢查，轉(zhuǎn)子線圈絕緣電阻仍不符合要求。至此，可以斷定1號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)子確實(shí)存在接地故障。

(5)利用直流焊機(jī)給轉(zhuǎn)子磁極加直流電，然后用萬(wàn)用表測(cè)各個(gè)磁極的對(duì)地電壓，通過(guò)對(duì)磁極電壓進(jìn)行分析判斷出有問(wèn)題的磁極在4#、5#、6#、7#磁極區(qū)域。

(6)采用對(duì)轉(zhuǎn)子加交流耐壓的方法尋找接地點(diǎn)，把220V交流電接在轉(zhuǎn)子線圈上，加上10倍額定勵(lì)磁電流，并將轉(zhuǎn)子鐵芯可靠接地。分別安排在上導(dǎo)、下導(dǎo)的安全位置上各站4人觀察接地點(diǎn)，重點(diǎn)對(duì)4#、5#、6#、7#磁極進(jìn)行觀察，相應(yīng)人員到位后全部關(guān)燈。加上電壓，磁極監(jiān)視人員認(rèn)真觀察磁極上端是否有弧光和“吱吱”的聲響，如看到有煙氣從磁極里冒出應(yīng)立即停止加壓，然后派人鉆到轉(zhuǎn)子里面重點(diǎn)觀察該磁極，發(fā)現(xiàn)確切位置后用記號(hào)筆在接地點(diǎn)處作上相應(yīng)記號(hào)，在找到接地點(diǎn)后用專用工具對(duì)該接地點(diǎn)進(jìn)行掏、吸、吹，并用帶電清洗劑進(jìn)行反復(fù)清洗(磁極里面有許多焊渣)。然后測(cè)其絕緣值，發(fā)現(xiàn)其始終沒(méi)有改變，仍為0．1～0．2MΩ，不滿足規(guī)范要求。

3 故障分析

技術(shù)人員進(jìn)入機(jī)坑后發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子局部溝槽和縫隙中嵌入了一些焊渣，掛裝轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)縫未封堵。根據(jù)上面的檢查情況，初步判斷造成磁極絕緣電阻降低的原因可能是進(jìn)入磁極里面的焊渣造成的。

由于磁軛四角與磁極間有一條長(zhǎng)2cm，高1 cm的結(jié)構(gòu)縫，廠家出廠時(shí)未對(duì)其進(jìn)行封堵(圖1)。在此次大修過(guò)程中對(duì)磁極鍵進(jìn)行了檢查和再次打緊，然后采取了點(diǎn)焊磁極鍵的方式進(jìn)行固定，在處理后做清潔時(shí)沒(méi)有對(duì)未封堵的磁極結(jié)構(gòu)縫采取封堵措施，從而導(dǎo)致一些焊渣進(jìn)入了磁極，機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行導(dǎo)致磁極線圈溫度升高以及磁渦流的影響，導(dǎo)致焊渣發(fā)熱破壞磁極絕緣層進(jìn)而造成磁極接地。

圖1 磁軛與磁極結(jié)構(gòu)圖

4 故障處理

由于1號(hào)機(jī)組出現(xiàn)該故障時(shí)剛進(jìn)入汛期，發(fā)電任務(wù)重。如果把轉(zhuǎn)子整體吊出來(lái)進(jìn)行處理工期太長(zhǎng)，將嚴(yán)重影響發(fā)電。但若不吊轉(zhuǎn)子而僅處理故障磁極，由于機(jī)組容量小，磁極間布置緊湊，不利于施工且不能保證處理徹底。最后，結(jié)合牛欄口電站的實(shí)際情況，經(jīng)過(guò)技術(shù)人員論證后決定僅處理故障磁極。所采取的處理步驟如下:

(1)利用手動(dòng)操作將發(fā)電機(jī)風(fēng)閘投入。

(2)拆除磁極處的風(fēng)扇以及磁極撐塊。

(3)對(duì)需要處理的磁極用石棉布進(jìn)行防護(hù)，在磁極附近定子區(qū)域、相鄰兩側(cè)磁極、磁極正下方覆蓋石棉布，防止火星飛濺及雜物進(jìn)入定子或其他磁極間隙。用磨光機(jī)配合氣刨機(jī)脫開磁極鍵上的焊接點(diǎn)。

(4)對(duì)磁極的引線焊接用直流短路法拆開:剝開磁極引線表面的玻璃絲帶、云母帶，待銅排裸露后，用直流焊機(jī)的正負(fù)極分別連接在磁極引線的左右側(cè)，檢查無(wú)誤后，打開焊機(jī)加熱，將磁極引線的錫焊點(diǎn)溶化，用手錘輕輕敲擊，直至將磁極間的磁極引線分開為止。加溫過(guò)程中，防止熱量傳遞對(duì)磁極線圈的影響。

(5)在磁極鍵的上部焊接吊環(huán)(圖2)。焊接時(shí)必須注意焊接牢固，以免拉磁極鍵時(shí)將其拉斷。

(6)在需要拆除的磁極下端安放千斤頂，以防拔出磁極鍵時(shí)磁極歪斜。在待吊磁極與相對(duì)應(yīng)定子的空氣間隙間放置木板，防止起吊過(guò)程中碰到定子。

圖2 磁極吊裝示意圖

(7)在橋機(jī)主吊鉤上掛兩個(gè)5t手拉葫蘆，將兩個(gè)手拉葫蘆的掛鉤通過(guò)鋼絲繩和卡環(huán)連接在已焊好的吊環(huán)上。檢查無(wú)誤后，通過(guò)手拉葫蘆緩緩拔出磁極鍵。如果通過(guò)手拉葫蘆的方式無(wú)法拔出磁極鍵，則需通過(guò)在磁極鍵上焊接的T字形專用工具，由千斤頂對(duì)稱均勻升起的方式拔出磁極鍵。在拔鍵過(guò)程中，派專人觀察鋼絲繩、手拉葫蘆、卡環(huán)、焊接部位及磁極鍵是否有異常情況，若有異常情況，應(yīng)立即停止作業(yè)，無(wú)關(guān)人員應(yīng)遠(yuǎn)離作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。

(8)取出磁極鍵后，利用吊帶吊出磁極。在將磁極繞組線圈與磁軛分開后發(fā)現(xiàn)接地點(diǎn)和以前分析的一樣。處理接地點(diǎn)后測(cè)量磁極絕緣。

(9)在磁極絕緣滿足要求后吊裝磁極，吊裝過(guò)程中應(yīng)注意保護(hù)定子和磁極，避免傷及線圈。將磁極鍵更換為新鍵。

(10)在打緊磁極鍵前，應(yīng)用木板蓋住檢修的磁極以及相鄰的磁極，以防打鍵過(guò)程中傷及磁極。

(11)磁極鍵打緊后，再次對(duì)磁極絕緣進(jìn)行測(cè)量，待測(cè)量結(jié)果滿足要求后，恢復(fù)磁極間的磁極引線，利用直流短路法對(duì)磁極引線進(jìn)行焊接。焊接過(guò)程中要加強(qiáng)對(duì)磁極的保護(hù)，防止焊接過(guò)程中溫度過(guò)高損傷磁極線圈。

(12)再次對(duì)轉(zhuǎn)子絕緣進(jìn)行檢查，待其滿足要求后恢復(fù)上風(fēng)洞蓋板及發(fā)電機(jī)層上蓋板。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)采取以上方法，我們?cè)跇O短的時(shí)間內(nèi)對(duì)故障磁極進(jìn)行了處理，節(jié)約了大量的時(shí)間，緩解了汛期的發(fā)電壓力。在故障處理的同時(shí)也提醒我們?cè)跈z修時(shí)要做好每一個(gè)細(xì)節(jié)，提高檢修質(zhì)量，避免造成一些不必要的損失。今后，轉(zhuǎn)子磁極如遇到類似故障，以上處理方法可作參考。

TV7;TV738;TV734

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張 華(1975-)，男，重慶涪陵人，工程師，從事水電廠技術(shù)與管理工作．

(責(zé)任編輯:李燕輝)

2014-09-11