孟自強，孫小兵

（湖南省大源渡電廠，湖南 衡東421412）

1 設(shè)備情況概述

大源渡水電站位于湖南省衡東縣境內(nèi)湘江干流上，上距衡陽市62km。電站安裝4臺由安德里茨公司制造的燈泡貫流式水輪發(fā)電機組，單機容量30MW，首臺機組于1998年12月并網(wǎng)發(fā)電。發(fā)電機機端電壓等級為10.5kV，轉(zhuǎn)子絕緣等級為F級，發(fā)電機中性點采用不接地方式。發(fā)電機勵磁采用并勵方式，通過1臺連接在10.5kV母線的三相雙繞組轉(zhuǎn)換變壓器為勵磁系統(tǒng)提供勵磁電源，同時配置有直流起勵電源作為備用（勵磁原理圖見圖1）。

圖1 勵磁原理圖

大源渡水電站機組保護采用南瑞保護裝置，于2017年投入運行，在機組后備保護PCS-985RS裝置中配置有轉(zhuǎn)子一點接地保護，用于反映發(fā)電機轉(zhuǎn)子對地絕緣電阻的下降，保護報警定值為20kΩ。

2 故障情況概述

2018年2月9 日中班上位機頻發(fā)“2號機組保護系統(tǒng)告警”、“2號機組轉(zhuǎn)子接地故障64FT”、“轉(zhuǎn)子一點接地靈敏信號（2號機組PCS-985RS備）”、“裝置告警（2號機組PCS-985RS備）”黃色報警信號。停機進行滑環(huán)碳粉清掃后，轉(zhuǎn)子絕緣上升至1000kΩ。

2018年3月29 日早班上位機再次發(fā)“2號機組保護系統(tǒng)告警”、“2號機組轉(zhuǎn)子接地故障64FT”、“轉(zhuǎn)子一點接地靈敏信號（2號機組PCS-985RS備）”、“裝置告警（2號機組PCS-985RS備）”黃色報警信號，均瞬間復歸。隨即安排進行滑環(huán)碳粉清掃，轉(zhuǎn)子絕緣上升至300kΩ。

為保證機組在2019年檢修前正常運行，防止再次出現(xiàn)轉(zhuǎn)子一點接地故障，在3臺機運行保證不棄水的情況下盡量停2號機；同時維護部加強了對2號機轉(zhuǎn)子絕緣的監(jiān)測并及時安排對滑環(huán)進行清掃，保證保護裝置內(nèi)轉(zhuǎn)子接地電阻測量值不低于50kΩ，自2018年1月檢修投產(chǎn)以來2號機全年共進行了12次清掃。

3 轉(zhuǎn)子接地保護工作原理

轉(zhuǎn)子接地保護采用切換采樣原理（乒乓式），工作原理圖見圖2。

圖2 轉(zhuǎn)子接地保護原理圖

接地點k相對位置α（以百分比表示，負端為0%，正端為100%），Ue為勵磁電壓，U1為轉(zhuǎn)子正極與k點之間的電壓，U2為k點與轉(zhuǎn)子負極之間的電壓，轉(zhuǎn)子絕緣電阻為Rtr，R0是保護裝置中的固定電阻，設(shè)電壓表串聯(lián)的電阻很大，通過電壓表的電流可以忽略不計，電流表的內(nèi)阻也可忽略不計。S1、S2為電子切換開關(guān)。

當S1接通、S2斷開時

當S2接通、S1斷開時

其中：

以Ue為參考，設(shè)G1和G2為兩個電導，定義為

因S1、S2切換前后接地點k為同一點，故

設(shè)定當絕緣電阻Rtr降低到定值Rset以下時保護動作（對應的電導定值

可通過測量I1、I2算出，則保護的動作判據(jù)為

4 故障原因檢查分析及處理

4.1 故障原因檢查分析

經(jīng)檢查分析系2號機風洞內(nèi)漏油嚴重，機組運行時油在高溫下霧化，經(jīng)轉(zhuǎn)子電纜孔進入滑環(huán)內(nèi)，同時轉(zhuǎn)子電纜與滑環(huán)連接處絕緣存在破損，在轉(zhuǎn)子電纜與滑環(huán)連接螺栓處油霧與碳粉結(jié)合粘在轉(zhuǎn)子電纜和滑環(huán)上，引起滑環(huán)穿心螺桿與滑環(huán)間以及轉(zhuǎn)子電纜對地的絕緣下降（圖3），當保護裝置內(nèi)轉(zhuǎn)子接地電阻測量值低于20kΩ時，機組轉(zhuǎn)子接地故障報警。

圖3 現(xiàn)場圖

近年來檢修時發(fā)現(xiàn)發(fā)電機風洞內(nèi)甩油和油霧情況越來越嚴重，為改善風洞運行環(huán)境，通過研究發(fā)現(xiàn)，原裝組合軸承端蓋的梳齒式結(jié)構(gòu)因設(shè)計缺陷，在運行過程中存在一定的漏油。因此，自2016年，利用檢修機會依次對機組組合軸承端蓋進行改造，將原來的梳齒式端蓋改造成CXSD-軸承密封裝置。CXSD-軸承密封裝置采用衡力彈簧使T型隨動密封齒在轉(zhuǎn)軸偏擺時向心運動受力均勻，以及安裝具有優(yōu)良自潤滑性能的隨動氣密封板，有效防止?jié)櫥晚樲D(zhuǎn)軸向上泄漏，確保油及油霧不會從該位置逸出，解決了潤滑油外漏的問題。雖然風洞內(nèi)有一些白色粉末，但廠家技術(shù)人員現(xiàn)場確認是端蓋密封尺在運行過程中的摩擦造成的，屬于正常磨合，不會引起漏油的情況。

大軸聯(lián)接螺栓內(nèi)固定主推力環(huán)的螺栓處有漏油（因大軸聯(lián)接螺栓孔為通孔，投產(chǎn)初期出現(xiàn)過漏油，后在M36螺栓上加銅墊進行了止漏處理，處理后效果良好），從現(xiàn)場情況來看，除幾個銷釘孔存在輕微滲油的情況外，大軸聯(lián)接螺栓位置未發(fā)現(xiàn)有油跡，通過對其中2個大軸聯(lián)接螺栓解體的情況來看，固定主推力環(huán)的M36螺栓的銅墊止漏效果顯著，沒有漏油情況。

經(jīng)進一步排查發(fā)現(xiàn)大軸法蘭面存在較多的紅色油漬，并沿法蘭面向外側(cè)散開（圖4），從圖紙上判斷，應是操作油管伸長軸固定螺栓松動（機組投產(chǎn)初期，4號機伸長軸螺栓出現(xiàn)斷裂，受油器擺度大，造成機組調(diào)速器系統(tǒng)的油進入風洞，后將伸長軸固定螺栓增加1倍，其他機組也進行了相應改造）或密封老化存在滲漏油的情況，通過將受油器解體，將操作油管伸長軸拔出，發(fā)現(xiàn)操作油管伸長軸處密封老化，有油滲出，機組運行時油沿大軸法蘭面甩至風洞內(nèi)，漏油點基本確定（受油器結(jié)構(gòu)見圖5）。

圖4 法蘭外側(cè)圖

圖5 受油器結(jié)構(gòu)圖

4.2 故障處理

為徹底解決2號機組轉(zhuǎn)子絕緣低的故障，①在檢修中對滑環(huán)進行了解體清掃并對轉(zhuǎn)子電纜與滑環(huán)連接螺栓處絕緣進行處理，同時對滑環(huán)間穿芯螺桿絕緣套與滑環(huán)結(jié)合處刷絕緣漆封閉，裝復前搖測滑環(huán)絕緣達到500MΩ。②對風洞內(nèi)漏油點進行了徹底處理，更換了伸長軸端兩道200×8密封，并針對2號機受油器擺度較大的缺陷，裝復時對伸長軸法蘭面進行了加墊處理，經(jīng)調(diào)整后操作油管伸長軸最大擺度為70μm。

5 檢修投運后處理效果跟蹤

2018年11月13 日2號機組檢修竣工開機，2019年3月7日進行風洞滲油情況檢查，風洞內(nèi)已無油跡，受油器軸端密封更換后效果較好。保護裝置測得轉(zhuǎn)子接地電阻300kΩ，轉(zhuǎn)子接地故障得到徹底解決。其他機組進行密封更換后，效果同樣較好。

6 結(jié)束語

經(jīng)過投產(chǎn)初期大軸聯(lián)接螺栓內(nèi)固定主推力環(huán)的螺栓加銅墊止漏和受油器伸長軸固定螺栓改造，到組合軸承端蓋改造和受油器密封老化更換處理，設(shè)備結(jié)構(gòu)不斷得到優(yōu)化，風洞中漏油、甩油、油霧等問題得到徹底解決，在改善機組運行環(huán)境的基礎(chǔ)上，也最大限度的降低了設(shè)備檢修及維護保養(yǎng)，保證發(fā)電機組健康、安全、高效、穩(wěn)定運行。