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        潘家口2號機(jī)轉(zhuǎn)子非金屬接地分析

        2018-11-07 07:08:10鞠景寶
        水電站機(jī)電技術(shù) 2018年10期
        關(guān)鍵詞:滑環(huán)磁極風(fēng)洞

        鞠景寶,畢 旭

        (國網(wǎng)新源控股有限公司潘家口蓄能電廠,河北 唐山064309)

        0 引言

        潘家口蓄能電廠發(fā)電機(jī)是意大利TIBB公司生產(chǎn)的,型號為MV840/240/42-48,額定容量90MW,出廠日期為1989年。投產(chǎn)日期為1992年12月22日。定子出口電壓13.8kV,勵磁電壓353V,轉(zhuǎn)子為42~48 磁極,轉(zhuǎn)速 125~142.8r/min,2 個轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)子 5個滑環(huán),而常規(guī)機(jī)組是2個滑環(huán),由于運(yùn)行環(huán)境濕度較大,濕度93%,溫度38°,造成轉(zhuǎn)子絕緣降低,引起轉(zhuǎn)子接地保護(hù)動作,改變運(yùn)行環(huán)境后溫度為34°左右,濕度為16%左右。處理后,機(jī)組運(yùn)行良好。

        1 技術(shù)參數(shù)

        表1 2號機(jī)組MV840/240/42-48技術(shù)參數(shù)

        2 事件經(jīng)過

        2017年08月04 日10:22時,2號機(jī)組發(fā)電啟動,帶80MW負(fù)荷發(fā)電運(yùn)行。機(jī)組啟動15min后ONCALL人員對發(fā)電機(jī)設(shè)備進(jìn)行巡視檢查,巡視中發(fā)現(xiàn)2號機(jī)組風(fēng)洞內(nèi)濕度較大,空氣冷卻器及周圍設(shè)備結(jié)露嚴(yán)重。立即組織對2號機(jī)組冷卻器流量進(jìn)行了調(diào)整,第1階段將閥門開度從12%調(diào)低至6.5%,10min后效果不明顯,再次將冷卻水閥門開度調(diào)低至2%,通過大幅降低流量改善風(fēng)洞內(nèi)運(yùn)行環(huán)境。但在第2次調(diào)整后約2min,監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)“2號機(jī)組定子或轉(zhuǎn)子接地保護(hù)動作”。

        3 問題排查

        (1) 2號機(jī)組轉(zhuǎn)子接地保護(hù)的實(shí)時測量接地電阻值為16kΩ。

        (2)機(jī)組轉(zhuǎn)子檢查情況:使用500V絕緣搖表對轉(zhuǎn)子進(jìn)行絕緣測量,絕緣值為0MΩ,確認(rèn)2號機(jī)組轉(zhuǎn)子存在絕緣薄弱點(diǎn),檢查發(fā)現(xiàn)2號機(jī)組風(fēng)洞內(nèi)溫濕度計(jì)顯示:溫度為:38°,濕度為:93%;對2號機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行全面的檢查,未發(fā)現(xiàn)較明顯的故障點(diǎn)。判定為運(yùn)行環(huán)境濕度較大,造成轉(zhuǎn)子絕緣降低,引起轉(zhuǎn)子接地保護(hù)動作。

        4 第1階段檢查及處理

        通過打開風(fēng)洞排風(fēng)孔,關(guān)閉冷卻水出口閥,機(jī)組空轉(zhuǎn)運(yùn)行的方式進(jìn)行了風(fēng)洞內(nèi)環(huán)境干燥處理。干燥處理后濕度為56%,環(huán)境溫度為41°。干燥處理后對轉(zhuǎn)子絕緣檢測為0.8MΩ,滿足試驗(yàn)規(guī)范要求。但在后續(xù)機(jī)組空轉(zhuǎn)驅(qū)潮啟動及停機(jī)過程中轉(zhuǎn)子接地保護(hù)均動作,且均在機(jī)組轉(zhuǎn)速為9~15r/min時出現(xiàn)故障信號,額定轉(zhuǎn)速及停機(jī)后接地信號消失。再次將機(jī)組空轉(zhuǎn)至額定轉(zhuǎn)速測量轉(zhuǎn)子回路絕緣為0.8MΩ以上,通過手動零起升壓的方式機(jī)組空載運(yùn)行1h,再次檢測轉(zhuǎn)子回路絕緣為2.3MΩ,但在機(jī)組停機(jī)過程中轉(zhuǎn)速降至9~15r/min時,仍然出現(xiàn)了接地保護(hù)動作信號。初步懷疑,存在個別部件有不穩(wěn)定接地情況,屬非金屬接地,且受轉(zhuǎn)子運(yùn)動離心力影響??蛰d驅(qū)潮停機(jī)后,再次對轉(zhuǎn)子各部位進(jìn)行了檢查,仍未發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子部件松動或不穩(wěn)定接地情況。

        5 第2階段檢查及處理

        機(jī)組在低轉(zhuǎn)速運(yùn)行時出現(xiàn)短時轉(zhuǎn)子接地故障,因此對轉(zhuǎn)子磁極阻抗進(jìn)行進(jìn)一步測試檢查分析,通過與以前的試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn),滑環(huán)之間的磁極阻抗值變化不大,排除了磁極匝間短路的可能性;采用手動開機(jī),使機(jī)組保持在10~20r/min運(yùn)行,轉(zhuǎn)動滑環(huán)測量轉(zhuǎn)子絕緣電阻,確定接地點(diǎn)在轉(zhuǎn)子1~2滑環(huán)之間(即轉(zhuǎn)子磁極 2~8、14~24、34~40 之間),并采取了1/2分區(qū)域排除法進(jìn)行排查,最終確定接地故障點(diǎn)位置。

        我廠機(jī)組設(shè)計(jì)為雙轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)子磁極設(shè)計(jì)較為復(fù)雜(機(jī)組磁極與轉(zhuǎn)速對應(yīng)選擇關(guān)系見圖1),將影響轉(zhuǎn)子絕緣的部件劃分為3個部分進(jìn)行排查,1滑環(huán)和2 滑環(huán)為第 1 部分(即轉(zhuǎn)子磁極 2~8、14~24、34~40),3、4、5 滑環(huán)為第 2 部分(即轉(zhuǎn)子磁極 10~16、26~32、42~48 及 1、9、17、25、33、41 號磁極)以及勵磁引線為第3部分。以下測量絕緣電阻均在機(jī)組低轉(zhuǎn)速運(yùn)行時測量。

        圖1 機(jī)組雙轉(zhuǎn)速時磁極選擇示意圖

        圖2 轉(zhuǎn)子磁極電路

        6 故障點(diǎn)查找

        (1)機(jī)組保持在10~20r/min運(yùn)行時,在2號機(jī)組勵磁裝置滅磁開關(guān)下口處測量轉(zhuǎn)子絕緣為0MΩ,拆除滑環(huán)碳刷后再在滅磁開關(guān)處測量勵磁引線絕緣值為98MΩ,確認(rèn)勵磁引線無故障點(diǎn)。

        (2)機(jī)組保持在 10~20r/min運(yùn)行時,對 3、4、5滑環(huán)進(jìn)行絕緣測量,絕緣電阻為5.3MΩ,證明3、4、5滑環(huán)所連接的轉(zhuǎn)子磁極無故障點(diǎn)。

        (3)機(jī)組保持在10~20r/min運(yùn)行時,對1滑環(huán)和2滑環(huán)進(jìn)行絕緣測量,絕緣電阻為0MΩ,確定故障點(diǎn)位1、2滑環(huán)所連接的轉(zhuǎn)子磁極范圍內(nèi)。拆除24號磁極與34號磁極間連接,使1滑環(huán)與2滑環(huán)獨(dú)立并分別連接部分磁極。對1滑環(huán)與2滑環(huán)分別進(jìn)行絕緣電阻測量,1滑環(huán)測得絕緣電阻為0MΩ,2滑環(huán)測得絕緣電阻為5.5MΩ,繼續(xù)在21號磁極出線處斷頭(見圖3)。

        圖3

        (4)在21號磁極斷頭處向20號磁極方向測量絕緣電阻為4.7MΩ,向21號磁極方向測量絕緣電阻為0MΩ,說明接地點(diǎn)在磁極21~24磁極區(qū)間。繼續(xù)在22磁極進(jìn)線處進(jìn)行斷頭(見圖4)。

        (5)在22號磁極斷頭處進(jìn)行雙向絕緣測試,21~22磁極的絕緣電阻為0MΩ,23~24的絕緣電阻為4.7MΩ,判斷接地點(diǎn)在21~22磁極處。下一步斷開21~22磁極下方連接鋼母線(見圖5)。

        圖4

        圖5

        (6)在拆除21~22磁極下方連接鋼母線時,發(fā)現(xiàn)21號磁極固定螺栓絕緣墊塊處有銹蝕痕跡,判斷此處即為不穩(wěn)定接地點(diǎn)。分析原因?yàn)轱L(fēng)洞內(nèi)濕度過大,磁軛鍵磨損出來的粉塵與空氣中的潮氣在轉(zhuǎn)子磁極間連接母線絕緣墊塊處聚集,形成了一個不穩(wěn)定接地點(diǎn)(見圖6),在機(jī)組低轉(zhuǎn)速時形成接地故障。

        圖6

        7 處理步驟

        (1)解開21號磁極連接母線,取出螺栓與絕緣墊塊進(jìn)行清洗,干燥。對安裝部位進(jìn)行除銹并擦洗干凈,將絕緣墊塊與螺栓回裝。測量21號磁極絕緣電阻為110MΩ,測量1、2滑環(huán)間絕緣電阻為97MΩ,將磁極斷開點(diǎn)全部恢復(fù)后,測量轉(zhuǎn)子整體絕緣為3.6MΩ,轉(zhuǎn)子絕緣合格。

        (2)機(jī)組空轉(zhuǎn)及空載試驗(yàn),機(jī)組保護(hù)裝置監(jiān)測轉(zhuǎn)子絕緣電阻>100kΩ,轉(zhuǎn)子絕緣正常。

        8 故障原因分析

        近期天氣潮濕,2號機(jī)組風(fēng)洞濕度增大,磁軛鍵磨損出來的粉塵與空氣中的潮氣在轉(zhuǎn)子21號磁極連接母線絕緣墊塊處聚集,形成了一個不穩(wěn)定接地點(diǎn),造成轉(zhuǎn)子接地故障。

        9 暴露的問題

        (1)未充分考慮環(huán)境因素對設(shè)備運(yùn)行的影響,及時調(diào)整空氣冷卻器的運(yùn)行方式,合理控制風(fēng)洞內(nèi)溫度和濕度。

        (2)設(shè)備維護(hù)不到位,清掃檢查不徹底,對設(shè)備隱蔽位置的檢查存在疏漏。

        10 結(jié)語

        發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子是發(fā)電機(jī)的重要設(shè)備,環(huán)境因素對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)行影響非常大,運(yùn)行濕度大,溫度高,環(huán)境差,會造成轉(zhuǎn)子絕緣降低,嚴(yán)重時會引起轉(zhuǎn)子接地或短路,只有降低濕度及溫度,保持設(shè)備清潔,才能提高設(shè)備絕緣,改變運(yùn)行環(huán)境后溫度為34°左右,濕度為16%左右。機(jī)組運(yùn)行良好。為穩(wěn)定網(wǎng)上運(yùn)行提供強(qiáng)有力的安全保障。

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