水輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁變保護(hù)動(dòng)作原因分析及處理

李軍偉，侯 賽，王 靚，劉 琨

（漢江集團(tuán)丹江口水力發(fā)電廠，湖北 丹江口 442700）

水輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁變保護(hù)動(dòng)作原因分析及處理

李軍偉，侯 賽，王 靚，劉 琨

（漢江集團(tuán)丹江口水力發(fā)電廠，湖北 丹江口 442700）

介紹了一臺(tái)單機(jī)容量為80 MW的水輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁變保護(hù)動(dòng)作時(shí)的現(xiàn)象，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的檢查，分析出故障發(fā)生的原因是碳刷燒損短路，針對(duì)存在的問(wèn)題提出了處理方法，最后提出了具體的防范措施。

水輪發(fā)電機(jī)；碳刷短路；勵(lì)磁變保護(hù)；故障分析

0　概述

某發(fā)電公司有4臺(tái)單機(jī)容量為80 MW的水輪發(fā)電機(jī)組。G1號(hào)發(fā)電機(jī)運(yùn)行在110 kV母線，G2號(hào)發(fā)電機(jī)原運(yùn)行在110 kV母線，G3，G4號(hào)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁變保護(hù)動(dòng)作，分別運(yùn)行在220 kV 1號(hào)母線和2號(hào)母線。G4號(hào)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁變保護(hù)動(dòng)作故障發(fā)生前220 kV母線電壓為228.8 kV，系統(tǒng)頻率為50.02 Hz。其中G2號(hào)發(fā)電機(jī)大修，其他3臺(tái)機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行。全廠有功功率為240 MW，無(wú)功功率為100 Mvar。

1　故障發(fā)生時(shí)的現(xiàn)象

2013-08-22T06：26，監(jiān)控語(yǔ)音報(bào)：“G4號(hào)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁變保護(hù)動(dòng)作”，“G4號(hào)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁消失”，“G4號(hào)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁消失A柜動(dòng)作”。計(jì)算機(jī)監(jiān)控PQ顯示G4（P，Q）為0。

故障信號(hào)欄顯示：G4號(hào)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁過(guò)壓保護(hù)動(dòng)作、保護(hù)停機(jī)方式1（跳發(fā)變組開(kāi)關(guān)、滅磁開(kāi)關(guān)、機(jī)組自用變低壓開(kāi)關(guān)）。監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)變化欄顯示：G4號(hào)發(fā)變組開(kāi)關(guān)2204跳閘，滅磁開(kāi)關(guān)跳閘。

G4號(hào)發(fā)電機(jī)跳閘后，220 kV母線電壓由228.8 kV下降至224 kV，系統(tǒng)頻率從50.02 Hz下降至49.94 Hz。

2　現(xiàn)場(chǎng)檢查

G4號(hào)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁變保護(hù)動(dòng)作后，運(yùn)行人員、檢修人員迅速到現(xiàn)場(chǎng)檢查。檢查情況如下：

（1） G4號(hào)發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)2204開(kāi)關(guān)跳閘；

（2） G4號(hào)發(fā)電機(jī)已處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，調(diào)速器動(dòng)作正常；

（3） G4號(hào)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁變保護(hù)裝置顯示“勵(lì)磁變速斷”保護(hù)動(dòng)作；

（4） G4號(hào)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁變外觀檢查未發(fā)現(xiàn)異常；

（5） 勵(lì)磁變溫度：A相65 ℃，B相40 ℃，C相40 ℃；

（6） 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)出G4號(hào)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁變電流速斷保護(hù)動(dòng)作記錄：A相電流28.85 A，B相電流33.5 A，C相電流32.85 A。三相電流值均大于勵(lì)磁變電流速斷保護(hù)定值7.33 A。

3　原因分析

G4號(hào)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)檢修進(jìn)行停機(jī)檢查。測(cè)勵(lì)磁變低壓側(cè)絕緣：A相50 MΩ，B相100 MΩ，C相100 MΩ。測(cè)G4號(hào)發(fā)電機(jī)定子絕緣吸收比40/5，轉(zhuǎn)子回路絕緣220 MΩ。G4號(hào)發(fā)電機(jī)定子絕緣、轉(zhuǎn)子回路絕緣均在正常范圍內(nèi)，排除了機(jī)組內(nèi)部故障跳閘的可能性。

檢查G4號(hào)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路集電環(huán)、碳刷時(shí)，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)+X方向2個(gè)碳刷卡死，+Y方向1個(gè)碳刷卡死，-X方向1只刷握熔毀。+X，-Y之間有8只刷握熔毀，滑環(huán)上環(huán)表面輕度燒蝕。

經(jīng)分析，認(rèn)為造成碳刷短路的原因是：正在大修的G2號(hào)發(fā)電機(jī)打磨修型金屬件時(shí)產(chǎn)生的過(guò)多金屬粉塵進(jìn)入碳刷；G2號(hào)發(fā)電機(jī)檢修時(shí)將上機(jī)架疊放在G4號(hào)發(fā)電機(jī)上，使G4號(hào)發(fā)電機(jī)維護(hù)不便；天氣炎熱等。

為了排除G4號(hào)發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置誤動(dòng)的可能性，技術(shù)人員對(duì)該機(jī)組保護(hù)裝置采樣系統(tǒng)進(jìn)行了嚴(yán)格的檢查，模擬短路電流達(dá)20 A，裝置采樣準(zhǔn)確；對(duì)電流互感器進(jìn)行導(dǎo)通試驗(yàn)，回路完好。從而判定G4號(hào)發(fā)電機(jī)是由于碳刷短路，產(chǎn)生較大的故障電流，使G4號(hào)機(jī)組勵(lì)磁變保護(hù)電流速斷動(dòng)作跳閘。

4　故障處理

4.1滑環(huán)刷架處理

（1） 吊起G2號(hào)發(fā)電機(jī)上機(jī)架。清理G4號(hào)發(fā)電機(jī)滑環(huán)刷架，拆滑環(huán)引線，勵(lì)磁引線。打磨G4號(hào)發(fā)電機(jī)滑環(huán)刷架接觸面，對(duì)滑環(huán)表面進(jìn)行清掃，清理絲扣，并更換11只燒毀的碳刷。

（2） 刷架裝配完成后，測(cè)量、調(diào)整刷握至滑環(huán)的間隙，將間隙在2.5-3.5 mm的刷握調(diào)整至4.5 mm；將間隙大于8 mm的刷握調(diào)整至4.5 mm，即調(diào)整全部碳刷刷握與滑環(huán)間隙4.5 mm。

（3） 接勵(lì)磁引線，更換碳刷，調(diào)整碳刷壓簧壓力至0.02 MPa，并對(duì)刷架周邊進(jìn)行了清理。

4.2絕緣測(cè)試

（1） 對(duì)G4號(hào)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子滑環(huán)、轉(zhuǎn)子刷架絕緣進(jìn)行檢查、試驗(yàn)，試驗(yàn)合格。

（2） 對(duì)G4號(hào)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子直流電阻、交流阻抗、絕緣電阻進(jìn)行檢查、試驗(yàn)，試驗(yàn)合格。

（3） 對(duì)勵(lì)磁變進(jìn)行了直流電阻、絕緣電阻檢查、試驗(yàn)，試驗(yàn)合格。

4.3開(kāi)機(jī)試驗(yàn)

將G4號(hào)發(fā)電機(jī)開(kāi)機(jī)空轉(zhuǎn)，對(duì)發(fā)電機(jī)刷握、碳刷、滑環(huán)進(jìn)行打磨擦拭檢查，未發(fā)現(xiàn)異常。開(kāi)機(jī)測(cè)量勵(lì)磁電流、電壓等試驗(yàn)數(shù)據(jù)正常，檢查刷握、滑環(huán)、碳刷等設(shè)備運(yùn)行正常無(wú)卡碰。

對(duì)G4號(hào)發(fā)電機(jī)進(jìn)行手動(dòng)零起升壓試驗(yàn)，逐步將機(jī)組電壓升至額定值。檢查機(jī)組各參數(shù)正常。隨后G4號(hào)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)恢復(fù)正常運(yùn)行。

5　防范措施

此次G4號(hào)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁變保護(hù)動(dòng)作是由轉(zhuǎn)子回路碳刷燒損短路引起的，應(yīng)從中吸取教訓(xùn)：任何情況下運(yùn)維工作都不能有死角，應(yīng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能引起故障的缺陷、隱患并及時(shí)處理，將事故消除在萌芽狀態(tài)。采取的具體措施如下。

（1） 發(fā)電機(jī)組檢修打磨金屬構(gòu)件時(shí)要采取防粉塵措施，以減少粉塵對(duì)運(yùn)行機(jī)組的影響。如增加廠房頂通風(fēng)機(jī)開(kāi)啟臺(tái)數(shù)、工作現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置除塵設(shè)備等。

（2） 檢修機(jī)組的上機(jī)架放置在其他運(yùn)行機(jī)組上方時(shí)，機(jī)架與機(jī)組間要留有足夠的空間，以便于運(yùn)行值班人員對(duì)運(yùn)行機(jī)組進(jìn)行檢查維護(hù)。

（3） 巡檢人員要嚴(yán)格執(zhí)行巡回檢查制度，遵循“六到一不漏”原則，即“走到、看到、摸到、聞到、聽(tīng)到、分析到、巡檢不漏項(xiàng)”。

（4） 運(yùn)行值班人員要嚴(yán)格執(zhí)行《設(shè)備定期工作》管理規(guī)定，對(duì)運(yùn)行機(jī)組滑環(huán)進(jìn)行清掃。

（5） 加裝機(jī)組故障錄波裝置，以便于二次保護(hù)設(shè)備動(dòng)作后的分析。

（6） 在中控室安裝PMU人機(jī)界面終端，以便快速提取PMU數(shù)據(jù)，分析判斷事故原因。

2016-02-20。

李軍偉（1967-），男，高級(jí)技師，主要從事水電廠運(yùn)行管理工作，email：ljw 2136@163.com。

侯 賽（1987-），男，工程師，主要從事水電廠運(yùn)行管理工作。

王 靚（1980-），女，助理工程師，主要從事水電廠運(yùn)行管理工作。

劉 琨（1971-），男，技師，主要從事水電廠高壓檢修工作。