施 德 航,　李　陽

(四川華能寶興河水電有限責(zé)任公司，四川 雅安　625000)

小關(guān)子水電站發(fā)電機轉(zhuǎn)子、滑環(huán)絕緣低問題的探討與解決方法

施 德 航,李陽

(四川華能寶興河水電有限責(zé)任公司，四川 雅安625000)

摘要：水輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子絕緣下降將引發(fā)轉(zhuǎn)子一點接地故障，嚴重時發(fā)展到兩點接地，嚴重威脅發(fā)電機轉(zhuǎn)子設(shè)備的安全。通過分析小關(guān)子水電站頻繁發(fā)生的轉(zhuǎn)子一點接地故障的類型、原因，提出了相應(yīng)的解決辦法，取得了較好的效果，對同類水輪發(fā)電機組有一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機轉(zhuǎn)子；滑環(huán)；絕緣；小關(guān)子水電站

1概述

小關(guān)子水電站位于雅安市寶興縣境內(nèi)，為寶興河的梯級電站，采用引水式結(jié)構(gòu)，設(shè)置4臺單機容量為40MW的混流式機組，于2001年投產(chǎn)。小關(guān)子水電站廠房全部為洞內(nèi)結(jié)構(gòu)，環(huán)境濕度較高，夏天尤為嚴重，濕度可達90%以上，自2000年第一臺機組開始投運后，4臺發(fā)電機在運行中多次出現(xiàn)轉(zhuǎn)子接地報警，2006年度，4臺機組共報轉(zhuǎn)子一點接地13次，經(jīng)常需要停機進行處理，大大影響了機組的發(fā)電效率。在2007～2008年檢修期間，筆者就以上現(xiàn)象與小關(guān)子電站的相關(guān)人員一起對運行中的機組情況作了了解，并對4臺發(fā)電機的運行狀況、接地問題進行了分析，發(fā)現(xiàn)有的機組滑環(huán)有火花現(xiàn)象，個別還比較嚴重。于是，在2007年檢修期間，對4臺發(fā)電機組分解后的各個部件進行了分段檢查、試驗，著重對轉(zhuǎn)子引線及滑環(huán)以及集電環(huán)部分、碳刷等進行了分解檢查和測試。筆者對此問題進行了相關(guān)的探討和分析，對所采取的處理措施做出了詳細說明。

2小關(guān)子水電站機組滑環(huán)部分存在的問題及采取的解決方法

2.1集電環(huán)支撐架對地絕緣部分的絕緣套管存在的問題及解決方法

(1)存在的問題。

集電環(huán)支撐架對地絕緣部分的絕緣套管存在設(shè)計缺陷。每塊集電環(huán)只有上、下兩片絕緣支撐夾板。如果在理想的設(shè)計環(huán)境里使用不會出現(xiàn)問題。鑒于小關(guān)子水電站特殊的運行環(huán)境，廠家在設(shè)計時欠全面考慮，絕緣支撐夾板一旦受到碳刷磨損下來的碳粉的污染即會引起絕緣下降，當(dāng)其降到一定程度后即會引起轉(zhuǎn)子一點接地報警。

(2)解決的方法。

①將加工合格的滑環(huán)使用帶電清洗劑對滑環(huán)所有的絕緣部分進行徹底清洗，對上、下兩個滑環(huán)整體表面進行徹底清洗，對兩環(huán)的支撐進行清掃、清洗，最后其絕緣應(yīng)大于、等于500MΩ。

②將滑環(huán)除接觸面外全部使用F級絕緣漆或環(huán)氧樹脂涂刷，以增加表面絕緣并加強主體絕緣強度。對全部打磨清掃干凈的部件使用環(huán)氧樹脂或F級188牌號的絕緣漆涂刷表面兩遍，待其干后絕緣應(yīng)大于、等于500MΩ。

2.2集電環(huán)支撐與刷握存在的問題及解決方法

(1)存在的問題。

集電環(huán)支撐與刷握絕緣由于碳粉太多、經(jīng)油灰污染引起絕緣下降，當(dāng)其降到一定程度后引起轉(zhuǎn)子一點接地報警。

(2)解決的方法。

①在檢修拆機后對碳刷及恒壓彈簧進行逐個檢查，發(fā)現(xiàn)碳刷表面存在缺陷，碳刷表面存在打火后引起的硬點。在對其逐個進行壓力檢查測試時發(fā)現(xiàn)恒壓彈簧壓力不等、差別較大，從1.7～2.7kg不等，施加在 碳 刷 上 的 壓 強 為 0.212 5～0.337 5kg/cm2。小關(guān)子水電站機組轉(zhuǎn)速較高，滑環(huán)直徑為1 200mm，圓周速度為23.55m/s, 平均每一秒中有6.25次的擺度和震動作用于碳刷上。使用合適的壓力以及反應(yīng)速度快的彈簧對于防止發(fā)生間接性接觸、消除因震動產(chǎn)生的跳動、防止碳刷打火極為有利。壓力如何選擇應(yīng)由現(xiàn)場實際運行情況決定和選擇。彈簧壓力的選擇是否合理因每臺發(fā)電機組運行環(huán)境的不同而有差異?？傮w來說，如果彈簧的彈力力度不夠?qū)斐蓮椈珊突h(huán)接觸不良、碳刷打火嚴重、滑環(huán)表面過熱；力度過大則將造成高阻力并增加機械磨損，同樣會造成碳刷打火嚴重、滑環(huán)表面過熱。我們從新購買的一批恒壓彈簧中選取了三種壓力一致或接近的彈簧，將其分別安裝在刷握上進行測試。通過試驗對比，我們發(fā)現(xiàn)使用接近2kg壓力的彈簧時，碳刷打火現(xiàn)象較輕并且滑環(huán)溫度較低。目前小關(guān)子水電站使用的彈簧均是壓力為2kg的彈簧。

②我們在拆除分解機組時發(fā)現(xiàn)，原來4臺機組集電環(huán)上設(shè)計的9個碳刷握只使用了6個，經(jīng)了解其原因是先前因磨損大以及其他原因而改為6個。目前，在4臺機組上的刷握由原來的6個改裝為8個。在增加了碳刷數(shù)量后，可以減少碳刷單位面積的電流密度，從而減小了由于電蝕對滑環(huán)表面造成的損傷。

③在安裝碳刷握時對碳刷架作了適當(dāng)調(diào)整，減少了碳刷與滑環(huán)的徑向夾角，從而減少了作用在碳刷上的彈簧力產(chǎn)生的切向分力，亦減少了側(cè)面磨損(表1)。

表1　碳刷使用情況表

2.3推力油槽上部密封蓋板存在的問題及解決方法

(1)存在的問題。

推力油槽上部密封蓋板油封部分的間隙比較大，在發(fā)電機運轉(zhuǎn)時，由于離心力以及轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的風(fēng)流作用，部分油被帶出形成油霧，附著在滑環(huán)、集電環(huán)以及轉(zhuǎn)子引線表面上，與碳刷磨損下來的碳粉一起混合成可以導(dǎo)電的油泥，進而引起絕緣下降。

(2)解決的方法。

為了解決油槽上部密封蓋板油封部分間隙內(nèi)的密封，使用羊毛氈重新根據(jù)實際情況進行裁剪和調(diào)試。油封部分的間隙應(yīng)盡量小并滿足規(guī)程要求，以盡量減少透平油在運行中被甩出。密封蓋板油封部分的間隙處理后可直接減少油霧的形成，對減少油泥的形成起到了關(guān)鍵作用。檢修完畢，油槽內(nèi)加注油時應(yīng)按要求添加，不能超出過多，避免其被甩出。

2.4滑環(huán)存在的問題及解決方法

(1)存在的問題。

滑環(huán)表面有較嚴重的燒蝕現(xiàn)象，上、下滑環(huán)均有較嚴重的磨損現(xiàn)象，并可明顯看到滑環(huán)表面碳刷沒有磨到的地方有車刀痕跡，手觸有明顯的溝痕。

(2)解決的方法。

圖1　經(jīng)過重新找中心、車平拋光以及絕緣處理的滑環(huán)主體

圖2　清洗、絕緣處理后的集電環(huán)及碳刷架、新的摩根碳刷狀況

①由于小關(guān)子水電站發(fā)電機額定轉(zhuǎn)速為375r/min，平均每一秒中有6.25次的擺度和震動作

用于碳刷上，故盡量小的擺度和震動對消除滑環(huán)與碳刷間的良好接觸以及防止滑環(huán)打火均極為有利，我們在滑環(huán)拆除分解后使用立式車床對其滑環(huán)與碳刷接觸面進行平整度處理時，必須保證工件的同心度，要求同心度誤差不超過0.03mm。

②滑環(huán)外表面的光潔度不小于5級(圖1、2)。

3結(jié)語

經(jīng)過幾年時間的運行，小關(guān)子水電站從2007年到2011年共報轉(zhuǎn)子一點接地2次。其中2008年2#機組報一次，查出其原因是推力油槽上部密封蓋板的油封部分使用的羊毛氈有破損而造成推力油槽甩油，從而導(dǎo)致滑環(huán)油污過重造成的；2010年3#機組報一次，查出其原因是由于滑環(huán)第11#絕緣套破裂造成的。通過幾年時間的驗證，此次對小關(guān)子水電站4臺發(fā)電機轉(zhuǎn)子、滑環(huán)絕緣低采取的處理措施是合理的，達到了預(yù)期的效果。

參考文獻：

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施德航(1974-)，男，青海西寧人，工程師，學(xué)士，從事水電站檢修技術(shù)及管理工作；

李陽(1983-)，男，四川南充人，工程師，學(xué)士，從事水電站檢修技術(shù)及管理工作.

(責(zé)任編輯：李燕輝)

總經(jīng)理訪談

收稿日期:2015-01-07

文章編號:1001-2184(2015)03-0095-02

文獻標(biāo)識碼:B

中圖分類號:TV7;TV737;TV738

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