135MW和330MW空冷發電機轉子接地故障的檢查及處理

李義民

(上海大屯能源股份有限公司發電廠，江蘇 沛縣 221611)

某發電廠1臺135MW循環流化床(CFB)空冷發電機組及另一電廠1臺330MW循環流化床(CFB)鍋爐空冷發電機組，在運行中突然發生各道軸承振動變大，振動幅值最高達17～18絲，而各道軸承回油溫度正常，發電機轉子正、負對地電壓明顯不對稱的故障。當時機組運行負荷分別在127MW和280MW左右。在故障發生時，迅速采取緊急降負荷到80MW和200MW左右后，2臺機組的軸系振動值下降至10～12絲，但也超過了標準值。

初步分析判斷發電機發生了一點接地故障。發電機的基本數據如表1所示。

表1 發電機基本數據

1 發電機空冷結構特點

該系列發電機采用空氣作為冷卻介質，冷卻系統結構簡單，安裝方便，輔助設施少。與氫冷系統比較，省掉了制氫系統和防爆系統，簡化了冷卻水系統，取消了密封油系統，起停容易。

2 發電機轉子一點接地故障查找

上述2臺發電機分別于2003年12月和2007年8月投產。發電機發生接地故障的時間分別在2011年的3月和7月。查找故障接地點時，首先檢查滑環以外的回路：滑環絕緣或引線絕緣是否損壞，靜態勵磁回路有無問題，轉子繞組端部是否積灰和槽口絕緣有否損傷等。經過仔細查找，確認外部回路沒有問題。由此判斷應該是發電機轉子發生了接地故障，因此需要停機解列后再仔細查找，如果不能在現場解決，就要抽轉子并返廠檢查、處理。

在發電機解列投用盤車后，同時拆開發電機兩端大、小端蓋，聯系生產廠家派技術人員到廠，使用內窺鏡進行檢查。

2.1 現場檢查轉子故障點

間斷停盤車，用內窺鏡檢查，未發現可疑金屬物體，但轉子線棒通風溝內有積灰。

待發電機轉子能間隔2～3 h投一次盤車時，采用在轉子的兩端部加電流的方法，看能否盡快確定故障點，以便安排下一步的工作。因為抽轉子工作量大，影響負荷多，對生產的壓力也大。

檢查轉子故障點的具體方法有以下2種。

(1) 先加220V交流電壓于轉子繞組與轉子本體之間，使不穩定的接地故障成為明顯的、穩定的接地故障，以方便、準確查找。但要注意，必須在通電回路中串聯限流電阻，使接地電流不要太大，以免繞組過熱；同時在工作中要注意防止觸電。經現場反復、間斷加電3～4 h后，用紅外線測溫儀沒有測量到轉子有明顯的升溫點。

(2) 用直流電焊機做直流電源對轉子繞組通直流電，電流控制在270～320 A。經過多次反復通電，反復測量轉子溫升及轉子絕緣值，并結合內窺鏡檢查，確認轉子已經發生穩定接地，并且已接死。因此，不得不抽轉子返廠拉大護環檢查，廠家技術人員也要求轉子返廠處理。

2.2 轉子返廠后的檢查處理

轉子返生產廠后，以最快的時間送到生產車間，安排檢測接地點與扒護環等工作。在轉子抽出后常用2種方法尋找轉子接地點：一種是電壓降法，另一種是對地電位分布法。

(1) 電壓降法可以確定故障點發生的大致位置。在2滑環間加直流電壓U，然后分別測量2滑環對轉子本體之間的電壓。假設正滑環對轉子本體電壓為U1，負滑環對轉子本體電壓為U2，轉子繞組全長為L，則接地點與正滑環間的繞組長度為：L1=LU1/(U1+U2)。這樣可大致確定接地點在滑環、引線及繞組上的位置，以確定是否需要拆除護環。

(2) 對地電位分布法是在已初步確定故障點的大體位置，并確定必須拆除大護環時，進一步準確確定接地故障點的方法。拆除1只護環，然后在護環上加直流電壓，再用較靈敏的多量程電壓表測量每層線匝對轉子本體的電壓值。越靠近接地點的線匝測得的電壓值越低，直至接地點的線匝上測得的電壓值變為0或接近于0，并且接地線匝的上、下線匝對地電壓的符號相反。這樣就能很精確地找到故障點。

采用以上方法簡單檢查后，判斷出接地點在大護環的下面。將轉子大護環拉出后，很快就發現了故障點：135MW發電機的轉子接地點在汽側護環下；330MW發電機轉子的接地點在勵側護環下。故障點位置處的絕緣層已經損壞，發電機線棒接地點處燒損痕跡明顯。

3 接地原因初步分析及防范措施

在上述2臺發電機轉子的接地點位置均發現有金屬小異物。產生這些異物的途徑有2個： 制造過程及運行過程。因此制造過程的質量、細節控制很重要。同時在機組投入運行后，發電機空冷小室的清潔檢查，大修時的各項監督檢查也必須要嚴格。

發電機投運前要注意以下3點。

(1) 發電機空冷小室一定要清潔無任何雜物；大、小修后都要用吸塵器、拖把進行吸塵、清潔，做到一塵不染。必要時，空冷小室應貼瓷磚。

(2) 發電機空冷小室密封要嚴密；發電機出線立柱瓷瓶處，一定要用鋼板做焊接密封；一定要在空冷小室檢查確認無問題后，由運行人員加門鎖。

(3) 應努力保持發電機本體周圍環境的清潔無灰塵，以防止灰塵、雜物進入空冷小室。

發電機檢修時要做到以下4點。

(1) 大修期間進入發電機本體內部檢查時，應穿軟底鞋和特制的連體棉質衣服，以防止將異物帶入發電機本體內。

(2) 大修時對發電機轉子清灰應仔細、徹底，可用干凈不含水的壓縮空氣進行吹灰，必要時可請廠家派技術人員來現場指導。

(3) 發電機定子、轉子各項試驗數據測量要仔細，測前、測后的數據要與前次檢修時的數據認真比對，不可漏項。

(4) 開機試驗測得的各項數據應與前次試驗數據無明顯變化。發現數據有變化時，要仔細分析，查清原因。