李軍偉，侯 賽，王 靚，劉 琨

（漢江集團丹江口水力發(fā)電廠，湖北 丹江口 442700）

水輪發(fā)電機勵磁變保護(hù)動作原因分析及處理

李軍偉，侯 賽，王 靚，劉 琨

（漢江集團丹江口水力發(fā)電廠，湖北 丹江口 442700）

介紹了一臺單機容量為80 MW的水輪發(fā)電機勵磁變保護(hù)動作時的現(xiàn)象，通過對現(xiàn)場的檢查，分析出故障發(fā)生的原因是碳刷燒損短路，針對存在的問題提出了處理方法，最后提出了具體的防范措施。

水輪發(fā)電機；碳刷短路；勵磁變保護(hù)；故障分析

0　概述

某發(fā)電公司有4臺單機容量為80 MW的水輪發(fā)電機組。G1號發(fā)電機運行在110 kV母線，G2號發(fā)電機原運行在110 kV母線，G3，G4號發(fā)電機勵磁變保護(hù)動作，分別運行在220 kV 1號母線和2號母線。G4號發(fā)電機勵磁變保護(hù)動作故障發(fā)生前220 kV母線電壓為228.8 kV，系統(tǒng)頻率為50.02 Hz。其中G2號發(fā)電機大修，其他3臺機組滿負(fù)荷運行。全廠有功功率為240 MW，無功功率為100 Mvar。

1　故障發(fā)生時的現(xiàn)象

2013-08-22T06：26，監(jiān)控語音報：“G4號發(fā)電機勵磁變保護(hù)動作”，“G4號發(fā)電機勵磁消失”，“G4號發(fā)電機勵磁消失A柜動作”。計算機監(jiān)控PQ顯示G4（P，Q）為0。

故障信號欄顯示：G4號發(fā)電機勵磁過壓保護(hù)動作、保護(hù)停機方式1（跳發(fā)變組開關(guān)、滅磁開關(guān)、機組自用變低壓開關(guān)）。監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)變化欄顯示：G4號發(fā)變組開關(guān)2204跳閘，滅磁開關(guān)跳閘。

G4號發(fā)電機跳閘后，220 kV母線電壓由228.8 kV下降至224 kV，系統(tǒng)頻率從50.02 Hz下降至49.94 Hz。

2　現(xiàn)場檢查

G4號發(fā)電機勵磁變保護(hù)動作后，運行人員、檢修人員迅速到現(xiàn)場檢查。檢查情況如下：

（1） G4號發(fā)電機出口開關(guān)2204開關(guān)跳閘；

（2） G4號發(fā)電機已處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，調(diào)速器動作正常；

（3） G4號發(fā)電機勵磁變保護(hù)裝置顯示“勵磁變速斷”保護(hù)動作；

（4） G4號發(fā)電機勵磁變外觀檢查未發(fā)現(xiàn)異常；

（5） 勵磁變溫度：A相65 ℃，B相40 ℃，C相40 ℃；

（6） 現(xiàn)場調(diào)出G4號發(fā)電機勵磁變電流速斷保護(hù)動作記錄：A相電流28.85 A，B相電流33.5 A，C相電流32.85 A。三相電流值均大于勵磁變電流速斷保護(hù)定值7.33 A。

3　原因分析

G4號發(fā)電機轉(zhuǎn)檢修進(jìn)行停機檢查。測勵磁變低壓側(cè)絕緣：A相50 MΩ，B相100 MΩ，C相100 MΩ。測G4號發(fā)電機定子絕緣吸收比40/5，轉(zhuǎn)子回路絕緣220 MΩ。G4號發(fā)電機定子絕緣、轉(zhuǎn)子回路絕緣均在正常范圍內(nèi)，排除了機組內(nèi)部故障跳閘的可能性。

檢查G4號發(fā)電機轉(zhuǎn)子回路集電環(huán)、碳刷時，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機+X方向2個碳刷卡死，+Y方向1個碳刷卡死，-X方向1只刷握熔毀。+X，-Y之間有8只刷握熔毀，滑環(huán)上環(huán)表面輕度燒蝕。

經(jīng)分析，認(rèn)為造成碳刷短路的原因是：正在大修的G2號發(fā)電機打磨修型金屬件時產(chǎn)生的過多金屬粉塵進(jìn)入碳刷；G2號發(fā)電機檢修時將上機架疊放在G4號發(fā)電機上，使G4號發(fā)電機維護(hù)不便；天氣炎熱等。

為了排除G4號發(fā)電機保護(hù)裝置誤動的可能性，技術(shù)人員對該機組保護(hù)裝置采樣系統(tǒng)進(jìn)行了嚴(yán)格的檢查，模擬短路電流達(dá)20 A，裝置采樣準(zhǔn)確；對電流互感器進(jìn)行導(dǎo)通試驗，回路完好。從而判定G4號發(fā)電機是由于碳刷短路，產(chǎn)生較大的故障電流，使G4號機組勵磁變保護(hù)電流速斷動作跳閘。

4　故障處理

4.1滑環(huán)刷架處理

（1） 吊起G2號發(fā)電機上機架。清理G4號發(fā)電機滑環(huán)刷架，拆滑環(huán)引線，勵磁引線。打磨G4號發(fā)電機滑環(huán)刷架接觸面，對滑環(huán)表面進(jìn)行清掃，清理絲扣，并更換11只燒毀的碳刷。

（2） 刷架裝配完成后，測量、調(diào)整刷握至滑環(huán)的間隙，將間隙在2.5-3.5 mm的刷握調(diào)整至4.5 mm；將間隙大于8 mm的刷握調(diào)整至4.5 mm，即調(diào)整全部碳刷刷握與滑環(huán)間隙4.5 mm。

（3） 接勵磁引線，更換碳刷，調(diào)整碳刷壓簧壓力至0.02 MPa，并對刷架周邊進(jìn)行了清理。

4.2絕緣測試

（1） 對G4號發(fā)電機轉(zhuǎn)子滑環(huán)、轉(zhuǎn)子刷架絕緣進(jìn)行檢查、試驗，試驗合格。

（2） 對G4號發(fā)電機轉(zhuǎn)子直流電阻、交流阻抗、絕緣電阻進(jìn)行檢查、試驗，試驗合格。

（3） 對勵磁變進(jìn)行了直流電阻、絕緣電阻檢查、試驗，試驗合格。

4.3開機試驗

將G4號發(fā)電機開機空轉(zhuǎn)，對發(fā)電機刷握、碳刷、滑環(huán)進(jìn)行打磨擦拭檢查，未發(fā)現(xiàn)異常。開機測量勵磁電流、電壓等試驗數(shù)據(jù)正常，檢查刷握、滑環(huán)、碳刷等設(shè)備運行正常無卡碰。

對G4號發(fā)電機進(jìn)行手動零起升壓試驗，逐步將機組電壓升至額定值。檢查機組各參數(shù)正常。隨后G4號發(fā)電機并網(wǎng)恢復(fù)正常運行。

5　防范措施

此次G4號發(fā)電機勵磁變保護(hù)動作是由轉(zhuǎn)子回路碳刷燒損短路引起的，應(yīng)從中吸取教訓(xùn)：任何情況下運維工作都不能有死角，應(yīng)及時發(fā)現(xiàn)可能引起故障的缺陷、隱患并及時處理，將事故消除在萌芽狀態(tài)。采取的具體措施如下。

（1） 發(fā)電機組檢修打磨金屬構(gòu)件時要采取防粉塵措施，以減少粉塵對運行機組的影響。如增加廠房頂通風(fēng)機開啟臺數(shù)、工作現(xiàn)場設(shè)置除塵設(shè)備等。

（2） 檢修機組的上機架放置在其他運行機組上方時，機架與機組間要留有足夠的空間，以便于運行值班人員對運行機組進(jìn)行檢查維護(hù)。

（3） 巡檢人員要嚴(yán)格執(zhí)行巡回檢查制度，遵循“六到一不漏”原則，即“走到、看到、摸到、聞到、聽到、分析到、巡檢不漏項”。

（4） 運行值班人員要嚴(yán)格執(zhí)行《設(shè)備定期工作》管理規(guī)定，對運行機組滑環(huán)進(jìn)行清掃。

（5） 加裝機組故障錄波裝置，以便于二次保護(hù)設(shè)備動作后的分析。

（6） 在中控室安裝PMU人機界面終端，以便快速提取PMU數(shù)據(jù)，分析判斷事故原因。

2016-02-20。

李軍偉（1967-），男，高級技師，主要從事水電廠運行管理工作，email：ljw 2136@163.com。

侯 賽（1987-），男，工程師，主要從事水電廠運行管理工作。

王 靚（1980-），女，助理工程師，主要從事水電廠運行管理工作。

劉 琨（1971-），男，技師，主要從事水電廠高壓檢修工作。