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水轮发电机转子动态接地故障问题研究

发布日期: 2020-03-26

来源: www.qdf0605.com

  • 资料大小: 1.35MB
  • 资料类别: 水利水电
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  • 更新时间: 2020-03-26
  • 发布者: 清道夫环保网

基本简介

水轮发电机转子动态接地故障问题研究

现阶段水轮发电机的使用能够提高生产效率。在发电机运行期间,难以避免会发生运行故障。发电机自身的质量问题和遗漏故障等均会引发接地故障。当故障发生后,会影响生产运行。

基于此,加强故障研究,提出发电机维护措施,有着必要性。

1 发电机转子接地故障查找方法

水轮发电机故障中,转子动态接地故障较为常见。在生产现场,若能够快速精准发现故障位置对提高故障处理效率有着极大的帮助。由于大型水轮发电机体积较大、结构复杂,使得转子动态接地故障排查难度较大,采取交流阻抗法能够有效的查找故障。

从实际应用效果来说,在各类运行工况下,采取直流电阻法,开展转子接地故障排查,受到励磁引线和碳刷的影响较小,具有准确性高和分辨率高的特点,能够精准定位故障磁极。

2 发电机转子接地故障原因分析

以某电站为例,其设置了5台水轮发电机组,单机容量为48MW,总装机容量为240MW为灯泡贯流式机组,型号为SFG48-56/6700,额定转速为107.1r/min。发电机励磁方式为自并励静止可控硅励磁,额定励磁电流为1259A。自投入运行以来,发生多次接地故障,使得机组运行的安全性和稳定性,受到了极大的威胁。现结合故障实际情况,对故障原因,做以下分析

2.1 故障类型和原因

据此电站水轮发电机故障记录,总结水轮发电机接地故障类型,主要包括以下内容

(1)由于电刷粉末聚集,引发的转子接地故障。

因为粉末长期堆积在集电环、绝缘圈、刷架部位上,若在集电环、支架之间的隔离绝缘圈上长期堆积会形成接地通道,经过大轴接地。

(2)发电机励磁引线绝缘损伤,引发的转子接地故障。

当电缆破损后,线芯接触大轴,会引发接地故障。在故障初期,故障表现为发电瞬时接地,当停机后,绝缘正常。若电缆破损程度不断增加,则极易转为永久接地故障。

(3)由于励磁交流回路电缆故障,引发的转子接地故障。

故障表现为励磁建压后有接地故障信号。

(4)因为集电环与电刷之间接触不良,使得碳粉和油污结合,进而产生油垢,长期堆积在隔离绝缘圈上,最终引发接地故障。

(5)碳刷型号不符。

从材质角度来说,电刷材质主要包括电导率和洛氏硬度等,极易产生碳粉。若碳刷和集电环之间的电刷材质较硬,会造成集电环磨损。若材质较软,会造成电刷严重磨损,碳粉多。

2.2 故障处理方法

对于因为碳刷粉末聚积造成的接地故障,则需要做好相关部位的检查,包括碳刷、隔离绝缘板、集电环等,及时发现碳粉情况。

当发现碳粉较多的情况,则需要立即进行清洁,将油污和碳粉等杂质及时清理出去,避免形成接地回路。

对于因为绝缘损伤造成的转子接地故障,则可采取直流电焊机,采取手动操作的方式,增加励磁电流。通过判断接地点位置,确定是灭磁开关回路前还是后也就是明确故障类型,分析是励磁调节器回路接地故障,或者转子自身回路接地故障。可以按照大轴开口尺寸,对破损橡胶电缆,使用玻璃丝带,进行多层包扎,在层层相接位置通过涂抹环氧树脂的方式增加电缆绝缘,避免电缆磨损。

对于因为励磁交流回路电缆磨损造成的故障,采取更换电缆的方式,或者进行电缆包扎,进行故障处理。

由于集电环和电刷之间接触不良,所造成的转子故障,要从以下方面做好处理

(1)当停机转速减少时,当下降到50%额定转速时,由2名工作人员,同时在下集电环刷握的两端,使用金相砂纸,紧靠集电环,借助机组剩余速度,进行下集电环打磨。在打磨时,每次打磨2.5min,总计5次,集电环上的毛刺,提升集电环的光洁度。

(2)定时转换转子励磁引线正负极,进而减少励磁电流作用造成的磨损,包括电气磨损与机械磨损。

(3)做好化工设备维护,适当调整转子回路清扫频率。对于因为碳刷材质选择不当造成的转子接地故障,尽量选择与集电环材质相当的电刷,对比碳刷和集电环材质的洛氏硬度摩擦因数等进行合理选择,并在实际运行中检验。

3 水轮电机运维管理策略

3.1 做好定期检查

对于水轮电机转子接地故障,若想有效的处理故障,则需要定期做好水轮电机运维检查工作。在检查的过程中,要严格按照电机化工设备检修规范和要求,逐项进行检查,尤其是转子接地故障。

水轮发电机运行的过程中,转子需要承受电场电压,同时还需要承受电磁力以及机械力。发电机的电磁力是实现电能转换的必要条件,即机械能转化电能,是依靠发电机运行定转子之间电磁感应所形成。若发电机转子运维不到位,或者检修不到位随着长时间运行,极易造成转子接地故障问题。

基于此,需要做好发电机转子定期检修工作。

3.2 遵守转子接地故障处理流程

从发电机转子接地故障角度来说,主要可以划分为绝缘接地故障和外界接地故障。按照接地状态,可将接地故障,划分为不稳定状态接地故障和稳定状态接地故障口。当发生接地故障时,需要立即做好故障处理工作。首先,需要明确转子接地部位。可采取交流阻抗法或者其他方法,进行故障查找。

在具体处理时,可切换转子回路绝缘监测装置,针对励磁回路对地电压进行测量,明确接地程度和性质等内容。

当确定接地后,要进行机组负荷转移,申请停机处理。需要注意的是,对励磁回路进行检查时,需要做好以下方面的把控

(1)做好现场调查,明确是否是因为转子回路造成。若人为造成的,则需要快速通知相关人员,做好纠正处理。

(2)若非人为操作造成的接地故障,则需要按照故障处理流程,申请停机处理。在处理时,将FMK灭磁开关切开,将转子直流回路可控柜整流到柜内部分FMK开关出口电缆转移到转子磁极的柜外部分。在进行检查时,主要针对灭磁开关柜、转子接地保护装置、主整流柜等,进行故障检查。如果有必要,则可以按照电路功能结构,进行电路分割,将其分割为各小块,判断接地位置,看其是否在整流柜某个位置。当排除柜内接地后,开展柜外检查。

(3)对转子碳刷和滑环等,进行故障检查。若由于滑环或者励磁回路污秽积累造成接地故障,则可以使用干燥压缩空气,对污秽部分进行吹扫,恢复绝缘,直到绝缘电阻达到正常值。

总体来说,在进行故障处理时,要做好时间把控,避免故障处理时间过长,造成更大的损失。

3.3 合理选择故障排除法

水轮发电机转子动态接地故障不同于静态接地故障,若发生静态接地故障,可采取绝缘测试法或者其他方法,通过测量磁极线圈电压情况,便可以精准定位故障点。

而转子动态接地故障不属于永久故障,是当机组达到某转速时才会发生的接地故障,因此故障点排查难度较大。

若采取逐步排查法,因为需要重复停开机,使得工作量较大但是可靠的方法。

若单纯的依靠外观检查,则难以快速定位故障点,甚至会增加检修工作量,延长检修周期。

基于此,在开展动态接地故障处理时,要注重借鉴成功经验,结合实际情况,找出有效的处理方法。

值得一提的是,化工设备制造和安装阶段必须注意严格控制化工设备零部件的制造和安装质量,同时还需要做好安装质量检查和系统调试月。

4 结束语

综上所述,对于水轮发电机接地故障,根据以往的故障现象,总结故障原因和处理方法。为有效避免故障再次发生,在日常运维管理工作中,要做好定期检查工作,以便于能够及时发现故障减少因为故障造成的损失,保障机组安全运行。

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