孫國(guó)彬，朱 勇

(1.大唐淮北發(fā)電廠，安徽 淮北 235000;2.臨溪中利發(fā)電公司，安徽 淮北 235000)

0 引言

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子正常施加直流電壓進(jìn)行勵(lì)磁，是建立發(fā)電機(jī)額定電壓穩(wěn)定運(yùn)行的基本條件，轉(zhuǎn)子回路一旦發(fā)生故障，發(fā)電機(jī)電壓將產(chǎn)生較大影響，進(jìn)而影響機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，筆者結(jié)合1例發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子事故進(jìn)行分析，以期與讀者共同提高設(shè)備運(yùn)行管理水平。

1 事故過程與檢查結(jié)果

2009年09月30日，某電廠1號(hào)發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中集電環(huán)的導(dǎo)電螺釘松動(dòng)，導(dǎo)致接觸電阻增大，出現(xiàn)過熱引起弧光放電，造成導(dǎo)電螺釘燒損，機(jī)組緊急手動(dòng)解列。

事故前工況:有功功率188 MW，無(wú)功功率76 MVAr，定子電流 7500 A，定子電壓 15.84 kV，轉(zhuǎn)子電壓290 V，轉(zhuǎn)子電流1578 A，主勵(lì)磁機(jī)定子電壓253 V，主勵(lì)磁機(jī)定子電流1122 A，機(jī)組AGC投入運(yùn)行。

2009－09－30－18:18，警鈴響，1號(hào)發(fā)電機(jī)“A套調(diào)節(jié)器強(qiáng)勵(lì)動(dòng)作”、“發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)動(dòng)作”信號(hào)、“發(fā)變組保護(hù)屏失磁保護(hù)Ⅰ(失磁減載)動(dòng)作”，“轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)告警”、“發(fā)電機(jī)逆功率告警”，有功負(fù)荷下降至0。運(yùn)行人員現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)1號(hào)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子集電環(huán)處冒煙有火花。18:23，手動(dòng)解列發(fā)電機(jī)。

檢查發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁碳刷無(wú)過流、過熱現(xiàn)象，刷架完好。用500 V兆歐表測(cè)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣電阻為0 Ω。對(duì)刷架、碳刷及各部絕緣部分進(jìn)行清理，再次測(cè)絕緣，仍然為0 Ω。對(duì)刷架拆除，進(jìn)行解體檢查，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子正、負(fù)極集電環(huán)表面光滑，無(wú)過熱燒傷痕跡，負(fù)極側(cè)集電環(huán)導(dǎo)電螺釘燒損，風(fēng)扇環(huán)負(fù)極側(cè)根部有過熱熔化痕跡。發(fā)電機(jī)集電環(huán)罩勵(lì)磁機(jī)側(cè)密封環(huán)與轉(zhuǎn)子軸有摩擦痕跡，并且密封環(huán)的密封墊過熱。風(fēng)扇環(huán)護(hù)板負(fù)極集電環(huán)側(cè)有熔化的金屬顆粒，分析為導(dǎo)電螺釘熔化后，在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)甩到護(hù)板的側(cè)壁上。轉(zhuǎn)子抽出后，檢查轉(zhuǎn)子外觀無(wú)異常、通風(fēng)孔無(wú)堵塞現(xiàn)象。

2 原因分析

查看DCS記錄，轉(zhuǎn)子電壓和電流在18:17:39之前運(yùn)行正常，轉(zhuǎn)子電壓跟蹤發(fā)電機(jī)出口電壓調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子(勵(lì)磁)電流正常，定子電壓穩(wěn)定，勵(lì)磁系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)故障前一直正常運(yùn)行。18:17:39，轉(zhuǎn)子電流和轉(zhuǎn)子電壓開始擺動(dòng)，此時(shí)定子電壓基本穩(wěn)定運(yùn)行，造成轉(zhuǎn)子電流和電壓擺動(dòng)的原因分析為:轉(zhuǎn)子回路導(dǎo)電螺釘在集電環(huán)表面的壓緊螺母松動(dòng)，造成接觸電阻增大，螺母與集電環(huán)接觸部位開始發(fā)熱，隨著發(fā)熱與氧化的加劇，最終導(dǎo)致螺母與集電環(huán)接觸部位熔化(見附圖片)。隨著轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)使熔化物在離心力的作用下飛出，熔化部位開始放電產(chǎn)生電弧，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子電流劇烈變化，為了維持出口電壓穩(wěn)定，調(diào)節(jié)器不斷調(diào)節(jié)勵(lì)磁電壓以保持發(fā)電機(jī)出口電壓的穩(wěn)定。在這個(gè)過程中，隨著勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的反復(fù)強(qiáng)勵(lì)，重復(fù)著電弧的點(diǎn)燃與熄滅，發(fā)電機(jī)導(dǎo)電螺釘開始向轉(zhuǎn)子內(nèi)部熔化，當(dāng)強(qiáng)勵(lì)電壓不能滿足電弧點(diǎn)燃時(shí)，發(fā)電機(jī)開始失步，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速開始上升，最終機(jī)械超速動(dòng)作，關(guān)閉主氣門，發(fā)電機(jī)進(jìn)入逆功率狀態(tài)。從發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子端部看到負(fù)極導(dǎo)電桿有過熱跡象，導(dǎo)電桿絕緣已經(jīng)嚴(yán)重碳化。見圖1。

圖1 轉(zhuǎn)子導(dǎo)電螺釘燒損部位圖

綜上分析1號(hào)發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中集電環(huán)的導(dǎo)電螺釘松動(dòng)，導(dǎo)致接觸電阻增大、出現(xiàn)過熱引起弧光放電，是造成此次事故的直接原因。

3 防范措施

(1)在大修中嚴(yán)格按照檢修項(xiàng)目執(zhí)行，保證檢修質(zhì)量，按照預(yù)防性試驗(yàn)項(xiàng)目，做好每一項(xiàng)試驗(yàn)，并做好記錄。當(dāng)直流電阻與出廠比較有異常變化時(shí)，對(duì)導(dǎo)電螺釘進(jìn)行重點(diǎn)檢查是否松動(dòng)，同時(shí)導(dǎo)電螺釘鎖片進(jìn)行重新鎖緊，保證鎖片鎖緊良好。

(2)在小修中增加轉(zhuǎn)子直流電阻檢測(cè)項(xiàng)目，如有異常對(duì)導(dǎo)電螺釘進(jìn)行解體檢查處理，同時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)子集電環(huán)導(dǎo)電螺釘進(jìn)行檢查是否存在過熱現(xiàn)象，檢查鎖片完好且不能松動(dòng)，保證鎖片起到鎖緊作用。

(3)加強(qiáng)技術(shù)監(jiān)控管理，嚴(yán)格按照試驗(yàn)規(guī)程要求，對(duì)直流電阻進(jìn)行對(duì)比分析，查找歷次試驗(yàn)記錄，并與其縱向比較，不放過任何異常數(shù)據(jù)，并詳細(xì)記錄試驗(yàn)結(jié)果。

(4)檢修人員要加強(qiáng)集電環(huán)部位的測(cè)溫工作，定期對(duì)集電環(huán)部位進(jìn)行紅外成像測(cè)溫，機(jī)組啟動(dòng)后勵(lì)磁電壓、電流達(dá)到額定時(shí)進(jìn)行一次紅外成像測(cè)溫，并做好記錄。保存每月1日、15日的紅外成像圖像記錄，記錄中要有測(cè)量時(shí)的機(jī)組有功功率、無(wú)功功率、勵(lì)磁電流、環(huán)境溫度等數(shù)據(jù)，每月進(jìn)行一次分析比對(duì)。

(5)運(yùn)行人員要加強(qiáng)巡視，每2 h用紅外測(cè)溫儀測(cè)量集電環(huán)和碳刷的溫度。明確要求集電環(huán)測(cè)量中間部位，碳刷測(cè)量刷辮與碳刷的結(jié)合部位，每班進(jìn)行一次記錄。發(fā)現(xiàn)溫度異常立即匯報(bào)并通知處理。

4 結(jié)語(yǔ)

加強(qiáng)日常的檢查維護(hù)工作是防止發(fā)生故障影響發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行的重要保障。