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        水輪發(fā)電機轉子絕緣降低故障分析和處理策略研究

        2020-11-06 10:46:58韓廣
        中國電氣工程學報 2020年10期

        韓廣

        摘要:水輪發(fā)電機的高效運行,是提升發(fā)電效率與質量的關鍵,能夠為人們的正常用電提供保障。轉子絕緣降低故障是水輪發(fā)電機運行中經常出現(xiàn)的一種故障類型,不僅會影響生產工作,而且也會存在較大的安全隱患,對人們的生命財產安全造成威脅。為此,應該加強對故障的有效排查與處理,延長水輪發(fā)電機的使用壽命,避免安全事故的發(fā)生。本文將對水輪發(fā)電機轉子絕緣降低故障的原因進行分析,探索水輪發(fā)電機轉子絕緣降低故障的處理策略,為實踐工作提供參考。

        關鍵詞:水輪發(fā)電機;轉子絕緣降低;故障分析;處理策略

        在社會生產生活節(jié)奏不斷加快的趨勢下,對于電力資源的需求也在逐年增長,只有保障良好的供電質量,才能改善人們的用電體驗。尤其是在可持續(xù)發(fā)展理念下,水輪發(fā)電機的應用能夠實現(xiàn)對水資源的高效利用,該發(fā)電方式具有良好的環(huán)保性,因此受到電力企業(yè)的高度重視。轉子、制動器、機架、定子和冷卻器等,是水輪發(fā)電機的基本構成,其中轉子的絕緣性能是決定設備運行安全性與穩(wěn)定性的最直接因素。由于水輪發(fā)電機的運行環(huán)境較為復雜,在運行中會受到多種外界因素的影響,因此會出現(xiàn)轉子絕緣降低的故障,如果未能對其進行及時排查與處理,將會威脅整個機組的運行安全。因此,應該從實際情況出發(fā),明確故障類型及原因,制定切實可行的處理方案。

        一、水輪發(fā)電機轉子絕緣降低故障的原因

        碳粉和油泥等存在于集電環(huán)當中,是引發(fā)水輪發(fā)電機轉子絕緣下降故障的主要原因,由于碳粉無法得到完全消除,因此給處理工作帶來了一定的難度。轉子卡簧壓力過大、集電環(huán)表面粗糙和集電環(huán)位置不合理等等,是導致碳粉增多的關鍵因素??諝饬魍ㄐ暂^差而且周圍存在油槽、環(huán)境溫度過高且密封性差、滲油問題等,是引發(fā)集電環(huán)油霧污染的主要因素。油泥和碳粉等也會存在于刷架支撐桿當中,導致絕緣性能出現(xiàn)問題【1】。在熱膨脹和空氣流動的影響下,會導致斷裂問題出現(xiàn)在槽口保護層中,絕緣性能因此下降。在常年的使用中未能進行全面檢查與維護,老化問題普遍存在于絕緣材料當中,無法真正發(fā)揮其絕緣作用。

        二、水輪發(fā)電機轉子絕緣降低故障的處理策略

        (一)加強日常檢查

        對于水輪發(fā)電機轉子絕緣性的日常檢查,可以起到良好的預防效果,同時能夠針對其絕緣降低問題及時采取有效措施,防止故障問題的擴大化,以免造成難以挽回的損失。絕緣監(jiān)測裝置應用于轉子當中,能夠實現(xiàn)對絕緣性能的實時監(jiān)測,當絕緣降低故障出現(xiàn)在轉子當中時,此時轉子的負極和正極對地面出現(xiàn)電壓【2】。同時,對地電壓值會對其降低幅值產生直接影響,因此當檢測到對地電壓較大時,應該及時停機處理,防止對其運行安全造成影響。對于未處于運行中的水輪發(fā)電機轉子進行檢查時,主要是檢查對地面的絕緣程度,在此過程中需要應用1000V絕緣電表。如果此時的電阻值在2MΩ以內,那么應該及時進行處理。

        (二)轉子絕緣降低的處理要點

        1.碳粉處理

        對于水輪發(fā)電機轉子的滑環(huán)表面進行加工處理,當摩擦力較大時可以采用刨光處理的方式,能夠實現(xiàn)對滑環(huán)和碳刷摩擦力的有效控制,從而防止碳粉堆積引起的絕緣下降故障,促進轉子絕緣性的增強【3】。油污和粉粒等存在于轉子的碳刷、集電環(huán)、刷握和刷架當中,此時可以對其進行吹掃處理,使其保持良好的清潔性。保障壓縮空氣的干燥性,當較為嚴重時則可以拆卸并用干凈抹布進行清理。該方法能夠對不容易察覺的間隙中的碳粉進行清理,防止積油和積灰等對設備運行造成的干擾。

        2.密封裝置改良

        密封裝置設置于水輪發(fā)電機導油室當中,為了能夠有效防止油污滲漏對絕緣性造成的影響,還應該對其加以有效改良,增強其密封性能。應該明確水輪發(fā)電機的運行環(huán)境特點,增強實際防護效果,避免油漬和油污的堆積【4】。

        3.提升絕緣強度

        對于水輪發(fā)電機轉子關鍵位置絕緣強度的提升,也是解決絕緣下降故障的關鍵措施,包括了集電環(huán)絕緣子、磁極引線干部和支撐環(huán)等等。通常情況下是應用環(huán)氧漆進行處理,嚴格控制接地軸和集電環(huán)導線部分的距離,實現(xiàn)對轉子絕緣性能的改善,對絕緣下降問題加以控制。對于灰塵堆積引起的絕緣下降故障,可以通過吸塵器在風洞中的應用得到有效解決,能夠切實促進磁極引線絕緣強度的提升。

        4.處理老化問題

        對水輪發(fā)電機中的護環(huán)進行拔下后,通過解體處理的方式改善水輪發(fā)電機的轉子絕緣性能。對于轉子線圈當中存在的老化問題進行改善,及時更換失效的零部件,防止對水輪發(fā)電機的正常運行造成危害。

        5.干燥處理

        轉子絕緣下降故障也會由于受潮而頻繁發(fā)生,因此應該對其進行干燥處理,使其能夠保持正常運轉。自身產熱烘干法和直流電焊機烘干法等,是在烘干處理中的常用方法。為了防止火災或者爆炸等事故的產生,在烘干處理時應該做好全面的安全保障,保障人們的生命財產安全【5】。在干燥處理中應該實施檢測轉子的絕緣電阻,當搖表顯示其超過1MΩ時則可以停止烘干。

        (三)實例分析

        在某水電站當中,175kΩ-220kΩ為轉子絕緣阻值范圍,相較于正常阻值300kΩ而言則較低。同時,接地參考位置α的正常值為50%左右,實際值在20%左右【6】。對轉子的絕緣性進行實時檢測,發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了絕緣下降的故障。通過碳粉收集裝置的應用,能夠實現(xiàn)對絕緣下降故障的適當控制。碳粉存在于集電環(huán)中的絕緣支撐套管當中,是導致水輪發(fā)電機轉子絕緣下降故障的主要因素,尤其是較大的摩擦力存在于滑環(huán)和碳刷之間,導致在水輪發(fā)電機運行中碳粉數(shù)量增加。在選擇電刷的材料時,由于未能考慮到其硬度特點,導致在運行中發(fā)生較大的磨損,因此應該在選型工作中加以有效預防。集電環(huán)表面的光滑度不夠,也會出現(xiàn)較多的碳粉,因此應該定期進行拋光處理,防止對電刷造成嚴重的磨損。同時,還要對彈簧的壓力加以有效控制,防止機械磨損問題的出現(xiàn),同時避免由于壓力不足而引發(fā)的接觸不良問題。在應用碳粉吸收裝置時,為了能夠獲得良好的吸塵效果,應該對風壓和風量進行控制,增強管路的密封性,防止粉塵的逸出。對集塵罩和碳刷的空隙進行處理,防止由于密封性不足導致的碳粉增加。對碳粉收集裝置的管路布局加以調整,保障結構的對稱性,使碳粉能夠得到快速、有效收集。

        結語

        碳粉、保護層的斷裂、絕緣材料老化和除塵效果不佳等,是導致水輪發(fā)電機轉子絕緣下降故障的主要因素,加上水輪發(fā)電機的運行環(huán)境較差,進而出現(xiàn)了嚴重的故障問題,不利于發(fā)電故障的順利進行,給企業(yè)造成嚴重的經濟損失。為此,應該在加強全面檢查的基礎上,通過碳粉處理、密封裝置改良、提升絕緣強度、處理老化問題和干燥處理等手段,保障轉子的良好絕緣性能,使水輪發(fā)電機保持高效運行,促進電力行業(yè)的快速發(fā)展。

        參考文獻

        [1]武玉才,安清飛,馬倩倩,蔡波沖.水輪發(fā)電機轉子典型機電故障的不平衡磁拉力研究[J].水電能源科學,2020,38(01):156-160.

        [2]尹永利,周小建,郭紅偉,李泉,李斌.發(fā)電機轉子絕緣降低原因分析及處理措施[J].水電與新能源,2019,33(04):54-56.

        [3]汪偉.水輪發(fā)電機定子轉子絕緣故障原因及預防[J].通信電源技術,2019,36(03):210-211.

        [4]楊文才.水輪發(fā)電機轉子絕緣故障原因與解決措施[J].數(shù)字通信世界,2018(11):273.

        [5]張杰,趙菊花.水輪發(fā)電機轉子絕緣故障分析及處理[J].四川水力發(fā)電,2016,35(06):121-123.

        [6]呂永利.水輪發(fā)電機運行中的常見問題及處理對策[J].科技展望,2015,25(22):94.

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