張剛濤ZHANG Gang-tao；潘安PAN An

（福建寧德核電有限公司，寧德 355200）

（Fujian Ningde Nuclear Power Co.，Ltd.，Ningde 355200，China）

0 引言

隨著我國電力事業(yè)的迅猛發(fā)展，發(fā)電技術(shù)日趨成熟，已投入運(yùn)行的汽輪發(fā)電機(jī)組基本能達(dá)到額定出力并保持穩(wěn)定運(yùn)行。然因產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)工藝等原因，汽輪發(fā)電機(jī)也屢出事故，影響發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行。

1 缺陷描述

從汽輪發(fā)電機(jī)組首次并網(wǎng)開始至運(yùn)行初期四個月，福建寧德核電站發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)頻繁誤發(fā)報警，誤報警次數(shù)達(dá)30 余次，其中存在連續(xù)14 天誤報警，且有明顯惡化趨勢。轉(zhuǎn)子接地保護(hù)裝置已無法正常監(jiān)視發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣狀況，不具備繼電保護(hù)裝置所需的“可靠性”，喪失繼電保護(hù)裝置的基本作用，不具備投運(yùn)條件。

2 形成原因

2.1 分析過程 ①收集故障錄制波形圖、歷史動作情況等；②對DMR 裝置故障深入分析，研究其動作原因；③參考同類機(jī)組動作歷史及經(jīng)驗反饋。

2.2 導(dǎo)致DMR 裝置報警動作的可能原因分析

2.2.1 DMR 裝置滑環(huán)軸安裝異常 #1 勵磁機(jī)滑環(huán)軸初始安裝時，發(fā)現(xiàn)滑環(huán)軸跳動偏大，超過供貨廠家要求不大于0.20mm 的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，原因為滑環(huán)軸法蘭面與法蘭蓋機(jī)械配合超差。后在DMR 裝置法蘭蓋與滑環(huán)軸之間加裝單孔圓形墊片（0Cr18Ni9），根據(jù)現(xiàn)場情況選擇墊圈厚度，以滿足要求。DMR 滑環(huán)軸偏心后，在轉(zhuǎn)子額定轉(zhuǎn)速下，DMR 碳刷在滑環(huán)表面出現(xiàn)了跳動，碳刷短時脫離滑環(huán)，即在碳刷脫離滑環(huán)表面時出現(xiàn)電流間斷，再回到滑環(huán)表面時出現(xiàn)電流脈沖，使注入電流波形出現(xiàn)畸變，從而導(dǎo)致測量值下降，甚至出現(xiàn)報警。通過在不同轉(zhuǎn)速下對注入電流波形進(jìn)行錄制，發(fā)現(xiàn)在低轉(zhuǎn)速下，注入波形比較正常，畸變情況不大，但隨著轉(zhuǎn)速不斷升高，波形畸變的情況不斷加?。孩俦P車時，注入電流波形，測量值＞6500Ω；②不投勵400rpm 時，注入電流波形，測量值＞6500Ω（見圖1）；③不投勵800rpm 時，注入電流波形，測量值最小值5500Ω；④不投勵1000rpm，注入電流波形，測量值最小值4300Ω；⑤投勵1500rpm，注入電流波形，測量值最小值4200Ω（見圖2）。結(jié)論：①按照廠家建議處理后，DMR 裝置滑環(huán)軸裝配已滿足裝配要求；②在額定轉(zhuǎn)速（1500rpm）下，DMR 裝置注入電流波形畸變嚴(yán)重，導(dǎo)致絕緣電阻測量出現(xiàn)誤差。

圖1 不投勵400rpm 時，注入電流波形

圖2 投勵1500rpm，注入電流波形

2.2.2 碳刷繼電器電源電壓低于額定電壓 通過在現(xiàn)場外部施加不同電壓等級直流電源進(jìn)行試驗，試驗結(jié)果如下：①110V：波形中出現(xiàn)零值情況較多（見圖3）；②125V：波形中出現(xiàn)零值情況較多（見圖4）。

圖3 外部施加AC 110V 接觸力狀態(tài)波形

圖4 外部施加AC 125V 接觸狀態(tài)波形

結(jié)論：通過對在不同電壓下注入波形進(jìn)行對比，分析可見碳刷繼電器電壓使用直流125V 與使用直流110V 注入波形無明顯變化，故所用電源電壓低于繼電器額定電壓并非DMR 出現(xiàn)誤報警的主要原因。

2.2.3 DMR 裝置測量回路 ①靜態(tài)下檢查二次回路并緊固接線端子，校驗舉刷回路繼電器、信號回路繼電器，測量滑環(huán)與電刷間隙，檢查電刷上與滑環(huán)接觸面，進(jìn)行滑環(huán)電刷接觸電阻模擬試驗，均未發(fā)現(xiàn)異常。②在盤車狀態(tài)下（8rpm），將試驗電阻箱串入信號回路（轉(zhuǎn)子負(fù)極滑環(huán)回路），依次由大至小調(diào)節(jié)試驗電阻，測量轉(zhuǎn)子絕緣最小值，并測量信號波形記錄，檢測結(jié)果符合技術(shù)要求。③發(fā)電機(jī)1500rpm 狀態(tài)下，進(jìn)行1 分鐘的轉(zhuǎn)子絕緣測量，同時進(jìn)行錄波，測量結(jié)果合格。結(jié)論：通過上述試驗，DMR 裝置測量回路未發(fā)現(xiàn)異常，可排除測量回路導(dǎo)致裝置報警的可能。

2.3 參考電站類似機(jī)組相同問題經(jīng)驗反饋

參考電站類似機(jī)組一次報警錄取信號波形如圖5。

波形圖分析：從圖5 上半部分可看出，除正常信號波形外，有較多的電流脈沖。圖5下半部分為電流脈沖放大圖，脈沖特征頻率為25HZ，與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動頻率一致，可看出信號電流間斷后出現(xiàn)高幅值脈沖。電流間斷及幅值很高的電流脈沖干擾了轉(zhuǎn)子對地絕緣監(jiān)測繼電器的阻抗Z 測量及其數(shù)學(xué)運(yùn)算，直接導(dǎo)致絕緣電阻R 測量不準(zhǔn)確，表現(xiàn)為表計讀數(shù)波動、測量值下降甚至出現(xiàn)報警信號。結(jié)論：經(jīng)多次模擬試驗驗證，證實(shí)造成前述脈沖的直接原因為DMR 碳刷在滑環(huán)表面出現(xiàn)了跳動，即在碳刷脫離滑環(huán)表面時出現(xiàn)電流間斷，再回到滑環(huán)表面時出現(xiàn)電流脈沖。

圖5 參考電站類似機(jī)組一次報警信號波形

2.4 導(dǎo)致DMR 裝置報警動作的直接原因 通過以上分析過程并結(jié)合同類汽輪發(fā)電機(jī)組經(jīng)驗反饋，可判定導(dǎo)致DMR 裝置頻繁誤發(fā)報警的原因，即轉(zhuǎn)子在額定轉(zhuǎn)速下，DMR裝置舉刷過程中碳刷跳動導(dǎo)致注入電流波形出現(xiàn)畸變，從而使測量結(jié)果出現(xiàn)誤差，導(dǎo)致裝置頻繁發(fā)出報警信號。

3 處理措施和糾正行動

在解決誤報警問題前，臨時退出轉(zhuǎn)子接地保護(hù)跳閘段，將跳閘段改為報警，原報警段保留使用。經(jīng)一段時間運(yùn)行后，對勵磁機(jī)滑環(huán)軸與支撐環(huán)的配合情況進(jìn)行復(fù)查，驗證其滑環(huán)軸偏心度是否存在變化，對滑環(huán)表面圓度進(jìn)行檢查，檢查滑環(huán)表面是否存在橢圓現(xiàn)象。技術(shù)決策調(diào)整銅刷與滑環(huán)間隙及打磨其間接觸面的可行性，由現(xiàn)有線接觸打磨成弧面接觸，以增加銅刷與滑環(huán)接觸面積，改良接觸條件。

4 經(jīng)驗反饋

關(guān)注勵磁機(jī)滑環(huán)軸與法蘭蓋配合問題，防止滑環(huán)軸偏心運(yùn)行，必要時通過在DMR 裝置法蘭蓋與滑環(huán)軸之間加裝單孔圓形墊片的方式予以處理。在停運(yùn)發(fā)電機(jī)時，對滑環(huán)表面圓度進(jìn)行檢查，主要檢查滑環(huán)表面是否存在橢圓現(xiàn)象，避免直接引起DMR 裝置碳刷在舉刷時跳動。在訂貨時要求供貨廠家提供同型號運(yùn)行機(jī)組轉(zhuǎn)子接地保護(hù)及舉刷機(jī)構(gòu)的運(yùn)行情況及數(shù)據(jù)，以便在分析比對時有參考依據(jù)。

5 結(jié)束語

分析可知，引起汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組DMR 裝置頻繁誤發(fā)報警問題的原因是DMR 裝置在舉刷過程中碳刷跳動，導(dǎo)致注入電流波形出現(xiàn)畸變，從而使測量結(jié)果出現(xiàn)誤差，最終導(dǎo)致裝置頻發(fā)報警信號。

[1]陳昆亮.汽輪發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測與故障預(yù)警系統(tǒng)研究[D].華北電力大學(xué)，2012:25-26.

[2]張國強(qiáng).汽輪發(fā)電機(jī)故障分析與診斷[D].華北電力大學(xué)（北京），2011：29-32.

[3]馬孝棟，趙衛(wèi)華，談?wù)刭t.600MW 汽輪發(fā)電機(jī)組調(diào)試中的振動監(jiān)測與診斷[J].東北電力技術(shù)，2014（02）.