1　發(fā)電機組及轉(zhuǎn)子勵磁系統(tǒng)概述

我廠發(fā)電機是山東濟南發(fā)電設(shè)備廠生產(chǎn)的，型號為QF-15-2、額定功率15MW、額定電壓10.5KV，額定電流1031A，額定勵磁電壓201V，額定勵磁電流259A，定子轉(zhuǎn)子絕緣F級。發(fā)電機勵磁方式采用自并勵系統(tǒng)，轉(zhuǎn)子勵磁電流電源由接于發(fā)電機機端的整流變壓器ZB提供，經(jīng)可控硅整流向發(fā)電機轉(zhuǎn)子提供勵磁電流，可控硅元件SCR由自動勵磁調(diào)節(jié)器控制，系統(tǒng)起勵時需要另加一個起勵電源如圖1所示：

FLQ-發(fā)電機轉(zhuǎn)子；F-發(fā)電機；SCR-可控硅元件；ZB-整流變壓器；LH-電流互感器；YH-電壓互感器

圖1　發(fā)電機勵磁系統(tǒng)圖

發(fā)電機是發(fā)電廠中最重要的設(shè)備之一，其安全運行影響著整個發(fā)電廠的供電可靠性，而發(fā)電機轉(zhuǎn)子的絕緣性能好壞關(guān)系到發(fā)電機能否安全運行。導(dǎo)致發(fā)電機轉(zhuǎn)子絕緣故障的原因有很多，可能是轉(zhuǎn)子線圈端部污穢的影響，也有可能受周圍環(huán)境濕度的影響。發(fā)電機轉(zhuǎn)子主要由轉(zhuǎn)子鐵芯、勵磁繞組、護環(huán)、風(fēng)扇、滑環(huán)以及引線等部分組成，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)如圖2所示：

圖2　發(fā)電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖

2　發(fā)電機轉(zhuǎn)子接地保護裝置原理簡述

從轉(zhuǎn)子繞組的正負兩端（或負端）與大軸之間注入一個24V電壓，通過裝置內(nèi)部電子開關(guān)定時切換，實時求解轉(zhuǎn)子對地絕緣電阻值，保護反應(yīng)發(fā)電機轉(zhuǎn)子對大軸絕緣電阻的下降。發(fā)電機轉(zhuǎn)子接地保護的工作電路如圖3，圖中Rx為測量回路電阻，Ry為大功率電阻，Us為電源模塊，Rg為轉(zhuǎn)子繞組對大軸的絕緣電阻。

圖3　轉(zhuǎn)子接地保護原理圖

3　發(fā)電機轉(zhuǎn)子故障實例處理

我廠于2016年4月，該機組DCS系統(tǒng)發(fā)電機“轉(zhuǎn)子一點接地”報警信號，運行人員立即進行檢查，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子接地保護裝置檢測到接地電阻值在0.2K到300K之間波動，裝置一點接地報警持續(xù)發(fā)出。然后到現(xiàn)場用萬用表測量勵磁正對地負對地電壓也出現(xiàn)大幅波動現(xiàn)象。檢查轉(zhuǎn)子滑環(huán)處無明顯積油、積灰現(xiàn)象。檢查發(fā)電機大軸接地碳刷與大軸間的接觸部位發(fā)現(xiàn)存在油漬較多，將大軸接地碳刷取下后轉(zhuǎn)子接地保護裝置檢測到接地電阻值在300K穩(wěn)定。后經(jīng)過對發(fā)電機轉(zhuǎn)子大軸及接地碳刷清理后，發(fā)電機“轉(zhuǎn)子一點接地”報警信號消除。

4　發(fā)電機轉(zhuǎn)子絕緣故障分析

4.1轉(zhuǎn)子因受潮而造成絕緣電阻降低，如發(fā)電機停運時間較長，環(huán)境潮濕等原因；

4.2轉(zhuǎn)子因使用年限較長，或運行中因各種原因使轉(zhuǎn)子過熱造成線圈絕緣材料老化、劣化；

4.3滑環(huán)下有碳刷粉末或油污堆積，使轉(zhuǎn)子引出線絕緣損壞；

4.4由于發(fā)電機的冷卻系統(tǒng)密封不嚴或因其軸瓦漏油使轉(zhuǎn)子線圈端部積灰、積油污或碳粉，造成絕緣性能降低；

4.5由于運行中通風(fēng)和熱膨脹的影響，轉(zhuǎn)子槽口處的槽襯保護層老化、斷裂甚至脫落，再加上槽口積灰等因素造成；

4.6轉(zhuǎn)子的槽內(nèi)絕緣斷裂造成轉(zhuǎn)子絕緣電阻過低或金屬性接地。

5　絕緣電阻降低的處理方法

5.1因潮濕而使轉(zhuǎn)子絕緣電阻降低，我們采用直流電焊機烘干法或采用發(fā)電機定子三相短路，利用自產(chǎn)熱量進行烘干；

5.2轉(zhuǎn)子線圈絕緣老化，則采取拔護環(huán)方法，解體轉(zhuǎn)子進行大修；

5.3轉(zhuǎn)子線圈端部積灰、積油，通常處理的方法:

5.3.1用干燥的壓縮空氣進行吹掃；

5.3.2采用拆卸護環(huán)，對轉(zhuǎn)子線圈端部的油、灰、碳粉進行清理，然后對端部的絕緣進行重新處理。此方法工藝復(fù)雜、工期長，直接影響發(fā)電機的經(jīng)濟效益；

5.3.3用機電設(shè)備清洗劑處理轉(zhuǎn)子絕緣，重點介紹這種方法。

6　機電設(shè)備絕緣清洗劑處理轉(zhuǎn)子絕緣的方法

6.1前幾年，我廠接連出現(xiàn)發(fā)電機轉(zhuǎn)子絕緣降低，嚴重影響了發(fā)電機的正常運行。發(fā)電機轉(zhuǎn)子的正負極對地最高電壓達到180-200伏，針對出現(xiàn)的這種問題，我們采取了除拔護環(huán)之外的所有方法，但效果都不明顯，并且出現(xiàn)了一種異常現(xiàn)象，也就是在冷態(tài)情況下轉(zhuǎn)子絕緣合格，在熱態(tài)情況絕緣下降，并網(wǎng)后，出現(xiàn)絕緣不合格。我們在發(fā)電機上做試驗，從冷態(tài)到額定轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分，出現(xiàn)下列數(shù)據(jù)：

分析以上數(shù)據(jù)，得出了轉(zhuǎn)子絕緣電阻與轉(zhuǎn)速有關(guān),也就是與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的離心力有關(guān)。初步判斷，為轉(zhuǎn)子端部積灰、積油。這一問題只能采用拔護環(huán)的處理方法，但我們廠不具有拔護環(huán)的條件。所以我們試著采用機電設(shè)備清洗劑進行清洗，最后取得了明顯的效果。

6.2具體的操作方法：

6.2.1打開發(fā)電機定子兩側(cè)的大小端蓋；

6.2.2采用普通的清洗機進行清洗，出口壓力調(diào)整到0.4-1Mpa，噴頭噴出狀態(tài)調(diào)整到霧狀，將噴頭伸入轉(zhuǎn)子前端的通風(fēng)口進行噴射清洗；

6.2.3清洗時轉(zhuǎn)子必須在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下進行，轉(zhuǎn)速在每分鐘7-8轉(zhuǎn)；

6.2.4前后端部分別進行連續(xù)清洗10-30分鐘；

6.2.5噴射過程采用清洗劑回收裝置，回收的清洗劑經(jīng)沉淀過濾后可重復(fù)使用；

6.2.6清洗過過程，用500V的搖表對轉(zhuǎn)子絕緣進行測試，絕緣達到10MΩ即為合格，停止清洗；

6.2.7轉(zhuǎn)子絕緣合格后，在盤車情況下，空轉(zhuǎn)8-12小時，使清洗劑充分揮發(fā)，再用500V搖表測試轉(zhuǎn)子絕緣，合格后裝回發(fā)電機端蓋，開機運行；

6.2.8清洗劑噴射時的轉(zhuǎn)子必須在盤車轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)，否則可能產(chǎn)生因清洗過程不均勻，造成積灰死點，轉(zhuǎn)子絕緣無法提高；

6.2.9噴頭噴出必須是霧狀，否則因壓力過大會造成轉(zhuǎn)子線圈絕緣損傷；

6.2.10絕緣清洗劑的耐壓必須在25kV及以上，且揮發(fā)性良好，這樣才能使絕緣清洗劑在線圈上形成一層絕緣性能較高的鍍膜，提高轉(zhuǎn)子絕緣強度。

7　結(jié)論

7.1發(fā)電機轉(zhuǎn)子絕緣下降的原因，主要是不按規(guī)程操作和轉(zhuǎn)子線圈端部積油、積碳粉造成；

7.2除了解決發(fā)電機軸瓦滲油之外，每次停機對發(fā)電機冷風(fēng)系統(tǒng)進行檢查，發(fā)現(xiàn)漏風(fēng)應(yīng)及時堵漏；

7.3注意滑環(huán)電刷品質(zhì)必須符合要求，運行更換電刷必須在模具上研磨好后方可更換，以防止碳粉產(chǎn)生；

7.4每天對發(fā)電機滑環(huán)兩側(cè)的積碳粉、灰塵進行吹掃一次；

7.5用機電設(shè)備清洗劑處理轉(zhuǎn)子絕緣電阻的降低，最長時間不超過20小時。這種處理方法比拔護環(huán)費用低，時間短，經(jīng)濟效益高；

7.6清洗劑不僅能把轉(zhuǎn)子端部的灰塵、油污清理出來，最主要的是在轉(zhuǎn)子線圈端部鍍上一層高絕緣介質(zhì)，從本質(zhì)上提高轉(zhuǎn)子的絕緣強度。

來源：電廠筆記

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