牛欄口電站1號發(fā)電機轉(zhuǎn)子一點接地故障及處理

張華

(重慶涪陵水資源公司，重慶涪陵 408000)

牛欄口電站1號發(fā)電機轉(zhuǎn)子一點接地故障及處理

張華

(重慶涪陵水資源公司，重慶涪陵 408000)

牛欄口電站轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)存在缺陷。在大修處理轉(zhuǎn)子時，由于未采取相應(yīng)的保護措施而導致焊渣進入轉(zhuǎn)子，造成轉(zhuǎn)子一點接地，給機組運行帶來了嚴重的安全隱患。經(jīng)過充分認證后，采取了只處理故障磁極的方案，節(jié)省了大量工期，取得了非常好的效果，可為轉(zhuǎn)子一點接地故障查找方法提供參考。

牛欄口電站;發(fā)電機;轉(zhuǎn)子一點接地;故障查找與處理

1 概述

牛欄口電站位于重慶市石柱縣境內(nèi)的龍河流域中下游河段，是龍河流域梯級開發(fā)的第五級電站。電站裝機容量為2×10MW，采用一機一單元接線，于2005年8月投產(chǎn)。發(fā)電機型號:SF10－18/3900，額定電壓10．5kV，額定電流687．3 A，額定轉(zhuǎn)速333．3r/min，額定勵磁電壓220V，額定勵磁電流420A，絕緣等級為F。

該電站1號發(fā)電機保護采用南瑞繼電保護公司生產(chǎn)的MGT100系列微機型發(fā)電機成套保護裝置，轉(zhuǎn)子一點接地用來監(jiān)視轉(zhuǎn)子回路對地絕緣，防止轉(zhuǎn)子兩點接地。當轉(zhuǎn)子對地絕緣電阻降低到一定數(shù)值時，此保護動作，同時發(fā)出語音報警信號。2011年12月22日，該廠對1號機組進行了B級檢修，檢修后5個月在運行中報轉(zhuǎn)子一點接地故障。

2 故障現(xiàn)象及排除檢查過程

2012年5月26日，1號機組在運行中發(fā)轉(zhuǎn)子一點接地信號，復歸后恢復正常;待一段時間后再次發(fā)報警信號，再次復歸后遂將此情況匯報上級主管部門，隨即由技術(shù)人員對其進行檢查，檢查情況如下:

(1)1號機組運行時，測量1號機組轉(zhuǎn)子電壓為110V，轉(zhuǎn)子正對地電壓在70～90V之間變化，轉(zhuǎn)子負對地在20～40V之間變化。檢查發(fā)現(xiàn)發(fā)電機保護裝置有“轉(zhuǎn)子一點接地”告警信號燈亮。保護采樣值中顯示的轉(zhuǎn)子各項參數(shù)如下:轉(zhuǎn)子電壓為130V，轉(zhuǎn)子電阻在1～100kΩ之間頻繁變化，在認真觀察后發(fā)現(xiàn)采樣的接地電阻值雖然變化較快，但間隔不久即會出現(xiàn)低阻值。由于較長時間出現(xiàn)的低阻值小于一點接地保護整定值(40 kΩ)并超過了延時(5s)，保護裝置開出報警。因此針對上述現(xiàn)象，可從保護裝置的報警情況初步判斷轉(zhuǎn)子回路發(fā)生了接地故障。

(2)將機組停機轉(zhuǎn)入冷備用后斷開勵磁系統(tǒng)刀閘和滅磁開關(guān)，在發(fā)電機繞組回路上做好安全措施后，用500V搖表檢查發(fā)電機轉(zhuǎn)子回路絕緣電阻不符合要求。

(3)甩開1號機組滑環(huán)上所有的碳刷，從轉(zhuǎn)子引線的銅排處檢查發(fā)現(xiàn):從滅磁開關(guān)到滑環(huán)勵磁引線處絕緣電阻為300MΩ，但引線至轉(zhuǎn)子線圈的絕緣電阻不符合要求。

(4)進一步深入轉(zhuǎn)子內(nèi)部進行檢查，解開勵磁引線銅排后，用500V搖表對轉(zhuǎn)子回路進行檢查，轉(zhuǎn)子線圈絕緣電阻仍不符合要求。至此，可以斷定1號機轉(zhuǎn)子確實存在接地故障。

(5)利用直流焊機給轉(zhuǎn)子磁極加直流電，然后用萬用表測各個磁極的對地電壓，通過對磁極電壓進行分析判斷出有問題的磁極在4#、5#、6#、7#磁極區(qū)域。

(6)采用對轉(zhuǎn)子加交流耐壓的方法尋找接地點，把220V交流電接在轉(zhuǎn)子線圈上，加上10倍額定勵磁電流，并將轉(zhuǎn)子鐵芯可靠接地。分別安排在上導、下導的安全位置上各站4人觀察接地點，重點對4#、5#、6#、7#磁極進行觀察，相應(yīng)人員到位后全部關(guān)燈。加上電壓，磁極監(jiān)視人員認真觀察磁極上端是否有弧光和“吱吱”的聲響，如看到有煙氣從磁極里冒出應(yīng)立即停止加壓，然后派人鉆到轉(zhuǎn)子里面重點觀察該磁極，發(fā)現(xiàn)確切位置后用記號筆在接地點處作上相應(yīng)記號，在找到接地點后用專用工具對該接地點進行掏、吸、吹，并用帶電清洗劑進行反復清洗(磁極里面有許多焊渣)。然后測其絕緣值，發(fā)現(xiàn)其始終沒有改變，仍為0．1～0．2MΩ，不滿足規(guī)范要求。

3 故障分析

技術(shù)人員進入機坑后發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子局部溝槽和縫隙中嵌入了一些焊渣，掛裝轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)縫未封堵。根據(jù)上面的檢查情況，初步判斷造成磁極絕緣電阻降低的原因可能是進入磁極里面的焊渣造成的。

由于磁軛四角與磁極間有一條長2cm，高1 cm的結(jié)構(gòu)縫，廠家出廠時未對其進行封堵(圖1)。在此次大修過程中對磁極鍵進行了檢查和再次打緊，然后采取了點焊磁極鍵的方式進行固定，在處理后做清潔時沒有對未封堵的磁極結(jié)構(gòu)縫采取封堵措施，從而導致一些焊渣進入了磁極，機組長時間運行導致磁極線圈溫度升高以及磁渦流的影響，導致焊渣發(fā)熱破壞磁極絕緣層進而造成磁極接地。

圖1 磁軛與磁極結(jié)構(gòu)圖

4 故障處理

由于1號機組出現(xiàn)該故障時剛進入汛期，發(fā)電任務(wù)重。如果把轉(zhuǎn)子整體吊出來進行處理工期太長，將嚴重影響發(fā)電。但若不吊轉(zhuǎn)子而僅處理故障磁極，由于機組容量小，磁極間布置緊湊，不利于施工且不能保證處理徹底。最后，結(jié)合牛欄口電站的實際情況，經(jīng)過技術(shù)人員論證后決定僅處理故障磁極。所采取的處理步驟如下:

(1)利用手動操作將發(fā)電機風閘投入。

(2)拆除磁極處的風扇以及磁極撐塊。

(3)對需要處理的磁極用石棉布進行防護，在磁極附近定子區(qū)域、相鄰兩側(cè)磁極、磁極正下方覆蓋石棉布，防止火星飛濺及雜物進入定子或其他磁極間隙。用磨光機配合氣刨機脫開磁極鍵上的焊接點。

(4)對磁極的引線焊接用直流短路法拆開:剝開磁極引線表面的玻璃絲帶、云母帶，待銅排裸露后，用直流焊機的正負極分別連接在磁極引線的左右側(cè)，檢查無誤后，打開焊機加熱，將磁極引線的錫焊點溶化，用手錘輕輕敲擊，直至將磁極間的磁極引線分開為止。加溫過程中，防止熱量傳遞對磁極線圈的影響。

(5)在磁極鍵的上部焊接吊環(huán)(圖2)。焊接時必須注意焊接牢固，以免拉磁極鍵時將其拉斷。

(6)在需要拆除的磁極下端安放千斤頂，以防拔出磁極鍵時磁極歪斜。在待吊磁極與相對應(yīng)定子的空氣間隙間放置木板，防止起吊過程中碰到定子。

圖2 磁極吊裝示意圖

(7)在橋機主吊鉤上掛兩個5t手拉葫蘆，將兩個手拉葫蘆的掛鉤通過鋼絲繩和卡環(huán)連接在已焊好的吊環(huán)上。檢查無誤后，通過手拉葫蘆緩緩拔出磁極鍵。如果通過手拉葫蘆的方式無法拔出磁極鍵，則需通過在磁極鍵上焊接的T字形專用工具，由千斤頂對稱均勻升起的方式拔出磁極鍵。在拔鍵過程中，派專人觀察鋼絲繩、手拉葫蘆、卡環(huán)、焊接部位及磁極鍵是否有異常情況，若有異常情況，應(yīng)立即停止作業(yè)，無關(guān)人員應(yīng)遠離作業(yè)現(xiàn)場。

(8)取出磁極鍵后，利用吊帶吊出磁極。在將磁極繞組線圈與磁軛分開后發(fā)現(xiàn)接地點和以前分析的一樣。處理接地點后測量磁極絕緣。

(9)在磁極絕緣滿足要求后吊裝磁極，吊裝過程中應(yīng)注意保護定子和磁極，避免傷及線圈。將磁極鍵更換為新鍵。

(10)在打緊磁極鍵前，應(yīng)用木板蓋住檢修的磁極以及相鄰的磁極，以防打鍵過程中傷及磁極。

(11)磁極鍵打緊后，再次對磁極絕緣進行測量，待測量結(jié)果滿足要求后，恢復磁極間的磁極引線，利用直流短路法對磁極引線進行焊接。焊接過程中要加強對磁極的保護，防止焊接過程中溫度過高損傷磁極線圈。

(12)再次對轉(zhuǎn)子絕緣進行檢查，待其滿足要求后恢復上風洞蓋板及發(fā)電機層上蓋板。

5 結(jié)語

通過采取以上方法，我們在極短的時間內(nèi)對故障磁極進行了處理，節(jié)約了大量的時間，緩解了汛期的發(fā)電壓力。在故障處理的同時也提醒我們在檢修時要做好每一個細節(jié)，提高檢修質(zhì)量，避免造成一些不必要的損失。今后，轉(zhuǎn)子磁極如遇到類似故障，以上處理方法可作參考。

TV7;TV738;TV734

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1001-2184(2014)01-0096-03

張 華(1975-)，男，重慶涪陵人，工程師，從事水電廠技術(shù)與管理工作．

(責任編輯:李燕輝)

2014-09-11