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        發(fā)電機測溫系統(tǒng)電磁干擾問題分析及處理

        2014-09-01 11:56:15陳偉忠
        機電信息 2014年21期
        關鍵詞:系統(tǒng)

        李 琦 陳偉忠

        (廣東粵電青溪發(fā)電有限責任公司,廣東 梅州 514200)

        發(fā)電機測溫系統(tǒng)電磁干擾問題分析及處理

        李 琦 陳偉忠

        (廣東粵電青溪發(fā)電有限責任公司,廣東 梅州 514200)

        首先對機組跳閘后保護動作情況和測溫系統(tǒng)損壞等異?,F(xiàn)象進行闡述,隨后經(jīng)過詳細分析得出靜電產生軸電壓導致機組跳閘這一結論,經(jīng)過設備改造后消除靜電導致軸電壓過高現(xiàn)象,可供同類型機組在處理靜電產生的軸電壓、軸電流問題時參考。

        發(fā)電機;測溫系統(tǒng);電磁干擾;靜電;軸電壓;軸電流

        0 引言

        廣東粵電青溪發(fā)電有限責任公司(以下簡稱青溪發(fā)電公司)位于粵東梅州市大埔縣境內汀江流域,屬徑流式水電站。水庫為日調節(jié)水庫,正常蓄水位73 m,庫容5 941萬m3,裝設容量為4×36 MW的軸流轉軸式水輪發(fā)電機組,額定轉速125 r/min,飛逸轉速247 r/min。

        青溪發(fā)電公司4號水輪發(fā)電機組于2014年1月20日完成水輪發(fā)電機組B級檢修工作,本次檢修主要完成推力瓦更換(塑料瓦)、水導瓦更換(烏金瓦)、機組上導、推力、水導軸承透平油更換以及機組現(xiàn)地監(jiān)控系統(tǒng)(LCU)改造。其中,對機組測溫系統(tǒng)進行以下改造:取消原有常規(guī)溫度盤,將溫度量全部接入溫度巡檢裝置,溫度過高保護接入PLC控制,保護啟動與出口由PLC控制。另外,為確保溫度過高時保護的可靠性,裝設兩路軸承溫度過高保護出口的常規(guī)溫度表計,并采用并聯(lián)方式連接。

        1 事件起因

        2014年2月27日,青溪發(fā)電公司4號機組帶36 MW額定負荷運行,下午13:49,4號機組溫度過高常規(guī)保護出口動作,造成機組跳閘、停機。

        2 現(xiàn)場檢查情況

        (1) 機組軸承溫度過高常規(guī)保護的常規(guī)溫度表計數(shù)字顯示均為“0”,經(jīng)檢查,兩塊溫度表記已經(jīng)燒壞,且溫度巡檢裝置有一模塊燒壞。

        (2) 查詢計算機監(jiān)控系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)庫,發(fā)現(xiàn)4號機組監(jiān)控系統(tǒng)RTD模塊及溫度巡檢裝置的溫度測量阻值不定期瞬間突變(0~600 ℃)。

        (3) 通過接入示波器,監(jiān)測4號發(fā)電機組和其他機組主軸電壓,發(fā)現(xiàn)4號機組和其他機組相比有明顯尖波出現(xiàn),具體波形如圖1(4號機組軸電壓)、圖2(1號機組軸電壓)所示。

        圖1 4號機組軸電壓

        圖2 1號機組軸電壓

        3 初步原因分析

        據(jù)以上現(xiàn)象,結合電廠實際情況初步判斷,原因可能為以下幾點:

        (1) 測溫系統(tǒng)受到電磁干擾,強電竄入電阻回路,造成兩塊常規(guī)溫度表計被燒毀,常規(guī)溫度保護跳閘出口接通,造成機組跳閘。

        (2) 水輪發(fā)電機組在運行過程中存在軸電壓,并且形成軸電流回路。

        4 初步處理方案

        (1) 更換所有推力測溫電纜,對接入監(jiān)控系統(tǒng)的測溫回路進行全面屏蔽處理。

        (2) 將常規(guī)軸承溫度過高保護出口的兩塊常規(guī)溫度表計由并聯(lián)連接方式更改為串聯(lián)連接方式,降低機組由于表計損壞而跳閘的概率。

        (3) 更換已燒壞的溫度巡檢裝置模塊。

        (4) 優(yōu)化監(jiān)控系統(tǒng)測溫流程,當電阻出現(xiàn)突變(>5 ℃)時自動屏蔽出口,溫度滿足動作條件后,延時10 s出口。

        對4號發(fā)電機組進行上述處理后,仍存在強電竄入電阻回路的現(xiàn)象,溫度巡檢裝置模塊再次被燒壞,由此判斷干擾源主要來自軸電壓。

        5 水輪發(fā)電機組軸電壓產生原因

        (1) 定子鐵芯合縫、定子硅鋼片接縫、定子和轉子空氣間隙不均勻、軸心與磁場中心不一致等制造、安裝工藝因素都可能引起不對稱磁場,發(fā)電機轉子在不對稱磁場中旋轉,機組大軸被不對稱磁場中的交變磁通所交鏈,從而在大軸中感應出軸電壓。

        (2) 發(fā)電機轉子發(fā)生一點接地故障時也會出現(xiàn)軸電壓。

        (3) 靜電荷產生的軸電壓。水輪發(fā)電機組運行時,各導軸承中透平油與軸瓦相互摩擦,會產生靜電荷,由于透平油絕緣水平相對較高,這些靜電荷往往不能及時消除,也會產生軸電壓。

        (4) 靜止勵磁系統(tǒng)脈沖分量引起的軸電壓。靜止可控整流勵磁系統(tǒng)中晶閘管點燃,在勵磁電流中出現(xiàn)峰值脈沖,在磁路不平衡的情況下,這些峰值脈沖也會產生軸電壓。

        (5) 轉子發(fā)生磁化而產生的單極電勢。

        6 具體原因查找

        (1) 實測4號發(fā)電機組軸電流的主要頻率均非轉頻和工頻,且實測機組推力、上導、水導軸承擺度也均在正常范圍內,排除發(fā)電機工藝原因和轉子磁化的可能。

        (2) 轉子一點接地時會出現(xiàn)發(fā)電機組的劇烈振動,而實際機組未出現(xiàn)劇烈振動,因此排除轉子一點接地的可能。

        (3) 通過多次用示波器實測4號發(fā)電機組的軸電壓,發(fā)現(xiàn)4號機組軸電壓相對穩(wěn)定,偶爾出現(xiàn)尖波,其中300 Hz的分量也不明顯。因此排除靜止勵磁系統(tǒng)脈沖分量引起軸電壓的可能。

        (4) 考慮到4號機組檢修后推力瓦更換及推力軸承透平油更換等因素,增大發(fā)電機組鏡板間的絕緣水平,由于摩擦產生靜電,使鏡板電壓不斷升高造成放電,因此判斷為靜電荷產生的軸電壓。

        7 軸電壓處理方法

        在初步處理的基礎上對大軸和鏡板進行均壓處理,在鏡板與大軸間(圖3)連接一個電阻(因為推力瓦為塑料瓦,瓦座也有絕緣,所以電阻即使短接也不會產生軸電流回路),使摩擦產生的電荷通過該電阻不斷釋放掉。

        圖3 推力結構示意圖

        具體處理方法如下:進入發(fā)電機內部推力軸承位置,打開任意一塊推力斜蓋板;測量推力頭與鏡板之間的絕緣電阻;用0.5 mm厚的紫銅片制作連接排,將鏡板與推力頭短接。經(jīng)過上述處理后對4號機組進行軸電壓監(jiān)測,未發(fā)現(xiàn)明顯尖波,4號機組測溫系統(tǒng)電磁干擾現(xiàn)象消失。

        8 結語

        水輪發(fā)電機組軸電壓的產生是無法避免的,近些年來軸電壓引起的設備故障也屢見不鮮,相比其他引起軸電壓的原因,靜電產生軸電壓的情況相對較少,但這種軸電壓對設備的危害同樣不容小覷。隨著機組運行時間的增加和靜電荷的不斷積累,由此產生的軸電壓有時可達到幾千伏,如不及時釋放掉這些電荷,就會在發(fā)電機主軸與軸瓦間產生軸電流。軸電流將在軸頸和軸瓦之間產生小電弧的侵蝕作用,破壞油膜使軸承合金逐漸粘吸到軸頸上,導致瓦面損壞和透平油變質,進而引起軸承過熱,縮短軸承使用壽命。同時,靜電產生的軸電壓也會對測溫系統(tǒng)等輔助設備產生影響,影響設備的安全穩(wěn)定運行。

        [1]金華峰,伏虹潤,謝卓健.一起水輪發(fā)電機軸電流超標故障的分析與處理[J].水電站機電技術,2011(4)

        [2]蘇黎鋒.水輪發(fā)電機組軸電壓產生的原因分析[J].電力學報,2007(1)

        [3]周羅香.周寧水電站機組軸電流信號異常分析與處理[J].陜西水利,2013(6)

        2014-06-03

        李琦(1985—),男,甘肅張掖人,助理工程師,從事水電廠運行工作。

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