小灣機組轉(zhuǎn)子一點接地問題分析與處理

楊國慶，李 云，岳建峰

（華能瀾滄江水電股份有限公司檢修分公司，云南 昆明 650024）

小灣機組轉(zhuǎn)子一點接地問題分析與處理

楊國慶，李 云，岳建峰

（華能瀾滄江水電股份有限公司檢修分公司，云南 昆明 650024）

主要介紹了小灣多臺機組出現(xiàn)的轉(zhuǎn)子一點接地問題的原因分析及采取的應(yīng)對處理措施，為水電廠同類型問題的分析處理提供借鑒經(jīng)驗。

小灣；轉(zhuǎn)子；一點接地

1 概述

小灣電廠共安裝6臺機組，單機容量為700MW，裝機總?cè)萘? 200 MW。發(fā)電機轉(zhuǎn)子主要由轉(zhuǎn)軸、中心體、轉(zhuǎn)子支臂、磁軛、磁極等部分組成。磁軛與轉(zhuǎn)子支架采用徑向、切向復(fù)合鍵連接結(jié)構(gòu)，徑向鍵為凸鍵，用墊片調(diào)節(jié)熱打鍵緊量，保證正常運行時的磁軛圓度，并有效地傳遞扭矩。磁極圓度通過墊片及鏈條鍵調(diào)整。

2 問題發(fā)現(xiàn)

2014年04月16日08：24，4號機組監(jiān)控頻報：“4號機組轉(zhuǎn)子一點接地保護報警”、“4號機組轉(zhuǎn)子一點接地保護報警復(fù)歸”故障信息。值班人員檢查全廠負荷穩(wěn)定，潮流分布正常，4號機組有功、無功正常，轉(zhuǎn)子電壓、電流正常無波動，機組各部位振動、擺度正常，軸電流正常?，F(xiàn)地檢查4號機組滅磁開關(guān)柜內(nèi)轉(zhuǎn)子一點接地保護裝置為A套主用，裝置顯示屏上顯示接地電阻值在300 kΩ（正常狀態(tài)值）至0 kΩ之間跳變，轉(zhuǎn)子一點接地報警、復(fù)歸頻繁出現(xiàn)。切換至B柜發(fā)電機一點接地保護裝置主用，告警信號一致。2014年04月16日09：09～09：21，經(jīng)申請，將機組有功由621MW降至600MW，無功由78Mvar降至0 Mvar后，報警信號頻次降低。

3 檢查處理

因電廠當時負荷較高，決定利用機組夜間停機機會，對發(fā)電機相關(guān)部位進行排查和試驗。

（1）機組運行過程中，用萬用表對發(fā)電機轉(zhuǎn)子電壓進行實際測量，測量值與轉(zhuǎn)子一點接地保護裝置采樣一致；經(jīng)保護專業(yè)人員對保護告警信號分析，4號機組勵磁回路發(fā)生一點接地，發(fā)電機一點接地保護裝置檢測到對地絕緣電阻小于門檻值20 kΩ，裝置報警。同時，根據(jù)報警規(guī)律判斷，轉(zhuǎn)子一點接地現(xiàn)象與機組有功和無功大小相關(guān)，有功和無功較小時無接地現(xiàn)象，有功和無功增大后轉(zhuǎn)子會有不穩(wěn)定的接地點。

（2）對勵磁設(shè)備（包括功率柜、滅磁開關(guān)、正負極母排）進行檢查，各連接部位緊固，無接地和放電情況；對功率柜內(nèi)直流母排進行絕緣測試，其絕緣電阻為310 MΩ，絕緣合格。

（3）對勵磁交流電纜、勵磁變低壓側(cè)及浪涌保護器進行絕緣測試，絕緣電阻為58 MΩ，絕緣合格；檢查勵磁變、低壓側(cè)電纜及浪涌保護器均正常。

（4）對勵磁直流電纜進行絕緣測試，絕緣電阻為499 MΩ，絕緣合格。

（5）對4號機組轉(zhuǎn)子進行絕緣電阻測試，測得4號機轉(zhuǎn)子絕緣電阻為680 MΩ，試驗測值正常；測試過程中用紫外成像儀對磁極及連接部位、轉(zhuǎn)子磁極引下線進行紫外成像均未發(fā)現(xiàn)異常；拆除發(fā)電機下檔風板，檢查磁極與定子下部空間無異常。

（6）對機組全部碳刷、滑環(huán)進行了檢查、清潔；對磁極引下線及其固定螺栓進行了拆除檢查，對螺栓絕緣套管進行了清潔；對磁極引線與其他金屬部件間隙進行檢查；對磁極間軟連接固定螺桿絕緣套管進行檢查，均未發(fā)現(xiàn)異常。判斷轉(zhuǎn)子本體在停機的情況下沒有接地情況。

（7）4月18日通過磁極上蓋板與磁軛2～4 mm的縫隙發(fā)現(xiàn)7號磁極上端背面有金屬反光，拆除后發(fā)現(xiàn)7號磁極圓度調(diào)整墊片過長，將過長部分進行了切除。由于受開機時間的限制未進行開蓋檢查。機組恢復(fù)運行后，轉(zhuǎn)子一點接地報警僅出現(xiàn)5次。

（8）4月19日停機后拆除所有磁極上檔板，檢查所有轉(zhuǎn)子磁極圓度調(diào)整墊片，發(fā)現(xiàn)9號磁極圓度調(diào)整墊片過長且磁極內(nèi)側(cè)紅漆有損傷痕跡?，F(xiàn)場模擬磁極圓度調(diào)整墊片接觸該損傷點，磁極與大軸導通；同時磁極圓度調(diào)整墊片受磁力吸引，印證了大負荷高無功（大勵磁電流形成更強的）情況下，才出現(xiàn)轉(zhuǎn)子一點接地的現(xiàn)象。

（9）切除過長的9號磁極調(diào)整墊片，并對9號磁極內(nèi)側(cè)紅漆刮傷點進行補漆；機組恢復(fù)運行后，轉(zhuǎn)子一點接地報警消失，轉(zhuǎn)子運行正常。

圖1 上浮過長墊片及刮傷點

對故障原因初步分析認為：磁極墊片在運行過程中上移，過長的磁極圓度調(diào)整墊片在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動離心力和磁力作用下貼在磁極內(nèi)側(cè)形成動態(tài)接地。

4 相同問題發(fā)現(xiàn)

2014年7月14日7：48，小灣1號機組出現(xiàn)同樣問題，經(jīng)檢查，情況與4號機組問題相同，采取了相同的處理方式。此外，在2015年8月份2、4號機組檢修期間，檢查發(fā)現(xiàn)：

2號機組40個磁極中36個磁極4種墊片（C1、C2、D1、D2墊片）均有不同程度的上移現(xiàn)象（其中最大上移量為1號磁極C2墊片，上移量25 mm）；除28號磁極D1、D2墊片未進行折邊處理外，其余發(fā)生上移的墊片均在折邊（未點焊）的基礎(chǔ)上發(fā)生上移；26號磁極D1墊片折邊處上翹。

圖2 墊片分布示意圖

4號機組40個磁極中26個磁極墊片有上移現(xiàn)象。墊片上移20 mm以下的磁極有16個；墊片上移20～120 mm的磁極有10個。

在對其他機組檢查時亦發(fā)現(xiàn)類似問題。

5 原因分析及措施方案

為徹底解決磁極墊片上浮引起的轉(zhuǎn)子一點接地問題，在2014-2015年度1號機組大修期間，相關(guān)各方經(jīng)過討論研究，對原因進行了分析，制定措施并進行了處理。

5.1 原因分析

墊片上浮的原因主要為磁極鐵心鴿尾和磁軛鴿尾槽均存在一定的直線度，安裝后，磁極使用的鏈條鍵剛度不足，使得磁極墊片未能完全壓緊，存在虛接觸，機組長期運轉(zhuǎn)及過速試驗，造成磁極墊片上移。上移的墊片在離心力的作用下刮傷磁極線圈，并與磁極線圈形成動態(tài)接地，造成轉(zhuǎn)子一點接地事件發(fā)生。

5.2 解決方案

（1）磁極墊片安裝時，厚墊片放在磁軛側(cè)，薄墊片放在磁極鴿尾側(cè)。安裝墊片時，按磁極與磁軛之間的間隙，選擇合適的墊片，應(yīng)先選用厚墊片，通過薄墊片調(diào)整間隙。在墊片回裝時用回填膠與磁極進行粘貼。

（2）磁極墊片C1、C2、D1、D2在磁極鐵芯的鴿尾兩端（驅(qū)動端和非驅(qū)動端）分別留出20～30 mm，如圖3進行折彎。

圖3 磁極墊片折彎示意圖

（3）墊片折彎后，在墊片上面增加一個擋塊，擋塊尺寸與墊片折彎部分尺寸相同，擋塊與磁軛鴿尾或磁極鍵靠緊后，將墊片與擋塊同時焊接在磁極鴿尾上。

6 結(jié)語

按照方案處理完成后，機組經(jīng)過近1年的運行，再未出現(xiàn)過墊片上浮引起的轉(zhuǎn)子一點接地問題。究其原因主要是鏈條鍵的形式選擇不當，雖采取了處理措施，但對后續(xù)機組再次大修增加了不少困難，建議徹底處理方式還是要從設(shè)計上解決磁極鍵選型問題。

TV738

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1672-5387（2016）07-0059-02

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.07.019

2016-05-04

楊國慶（1968-），男，工程師，從事水電站設(shè)備檢修、維護及技術(shù)管理工作。