1000MW發電機直流勵磁母線絕緣低原因分析及對策

摘 要：文章詳細介紹了某沿海發電公司1000MW發電機直流勵磁母線的絕緣構成，認真分析了絕緣低原因，并長期跟蹤該問題，不斷采取對策，達到了運行規程低限要求。為保證發電機組的運行安全，進一步提出了解決問題的完善措施。

關鍵詞：發電機；直流勵磁母線；絕緣；對策

引言

廣東大唐國際潮州發電公司地處廣東沿海地區，長期高溫高濕高鹽污環境，3、4號機組的1000MW發電機為哈電機公司（HEC）生產的QFSN-1000/2三相同步汽輪發電機，采用自并勵勵磁方式。其中勵磁變由三臺海南金盤公司生產的單相干式變壓器連接成Y，d11接線形式，型號為ZDCB9-3700/15.6；額定電壓為27kV/1200V；額定電流為237.4/3083.3；勵磁系統采用GE公司EX2100系列。主要由包括4面晶閘管整流柜、1面勵磁自動電壓調節柜、1面交流進線柜、1面直流出線柜組成。額定勵磁電壓為563V，額定勵磁電流為5360A；勵磁系統強勵頂值電壓為1407.5V；頂值電壓時的勵磁電流為10720A；強勵允許時間為10S。此兩臺機組自投產以來，長期存在勵磁母線絕緣低問題。

1 直流勵磁回路及其絕緣構成

潮州發電公司四臺機組發電機勵磁型式為自并勵靜止勵磁系統。發電機直流勵磁母線回路構成主要有：勵磁整流柜，直流勵磁共相母線，發電機刷架及碳刷，轉子集電環及轉子繞組等。

其中勵磁盤柜為美國GE公司的EX2100。盤柜經整流后匯流到直流母線柜，其由紅色電膠木塊做絕緣支撐；配套的勵磁直流母線為北京電力設備總廠BGFM-1/6000-Z型的共箱母線，側面設有通風孔，內部使用的支撐絕緣件為環氧樹脂絕緣板。發電機刷架為哈電配套廠生產，其由黃色的環氧樹脂板作為絕緣支撐；轉子集電環及轉子繞組絕緣也由黃色的環氧樹脂板作為絕緣支撐。

2 絕緣低原因分析

2.1 絕緣低現象

因潮電公司地處南海之濱，高鹽霧高溫高濕度區域，直流勵磁母線的絕緣件（主要由電膠木、環氧樹脂板等構成）容易受潮，特別是停機后，嚴重時勵磁母線絕緣僅為10kΩ，遠低于DL/T1164-2012 《汽輪發電機運行導則》（不小于500kΩ）要求，嚴重影響機組啟動。同時運行中，甚至發生過在南方“回南天”高濕天氣下，直流勵磁母線絕緣迅速下降，觸發轉子一點接地報警（30kΩ）。

同時根據哈電發電機說明書規定：發電機勵磁回路的絕緣電阻值低于500kΩ運行時，須經發電廠的總工程師批準才允許。若絕緣電阻值持續降至15kΩ時，必須在一小時內將備用勵磁切換投入，并檢查確定絕緣電阻降低的部位，同時應對集電環電刷裝置進行清理和干燥。如果投入備用勵磁之后絕緣電阻值不見回升，且清理干燥措施均無效果，應盡快停機檢修，如絕緣電阻值繼續降至10kΩ須報警，降至4kΩ立刻停機。

發電機直流勵磁母線絕緣低現象給設備管理部門及總工程師壓力非常大，必須盡快采取有效措施進行治理。

2.2 原因分析

直流勵磁母線絕緣低的因素主要如下：

（1）直流勵磁母線的環氧絕緣支撐板吸潮、結露造成絕緣降低，環氧板憎水性差；（2）直流勵磁母線Z-2段即穿墻入勵磁小間部位吸潮、結露造成絕緣降低；（3）發電機集電環刷架底部的勵磁直流母線及絕緣支撐件均為環氧絕緣件，吸潮后造成絕緣降低；（4）檢修管理不到位。沒有堅持逢停必掃原則，定期清理碳刷室的碳粉油污和母線粉塵；（5）運行管理不到位。勵磁盤柜所處的小間空調運行沒有及時調整控制。

3 對策

3.1 絕緣技術改造

（1）將原勵磁母線絕緣支撐板環氧樹脂材質絕緣支撐板，改造為白色的DMC材質絕緣支撐板。憎水遷移性強、自凈耐電痕性能好；絕緣程度高；理化性能穩定；增長爬電比距20%-40%。同時在每塊DMC板下面加裝電壓220V功率100W的鋁合金加熱板，并在母線各個轉角處加裝熱風機接口，以備必要時投運熱風，提高DMC板的局部溫度，借以提高絕緣；（2）向臺灣安達康公司定制全絕緣澆注的直流勵磁母線分段，用以更換勵磁小間側面穿墻段母線Z-2段（正負極分開，接口采用螺栓連接），并做好防水封閉工作。徹底隔絕了勵磁盤柜小間穿墻處室內與室外的空氣流通，杜絕了結露的發生；（3）向江蘇南信配件廠定制整套的新碳刷架環氧樹脂板，型號升級為3248，并對環氧樹脂板切割邊緣進行了烘烤后再VPI浸漆，提高環氧樹脂板的防水、防油能力，從而提高絕緣；（4）針對11號小軸瓦經常滲油現象，且容易被集電環風扇吸入潤滑油，污染刷架的環氧板，在軸瓦基座焊接一圈接油槽，放置滲漏盤，并及時清理；（5）在勵磁盤柜小間增加兩臺除濕機，以備在回南天時除濕；（6）在勵磁小間內安裝一個臨時電源箱，方便柜內增加烤燈、熱風機，勵磁盤柜小間內長期備置一臺熱風機。

3.2 維護定修管理

（1）每次發電機停機檢修時都應對碳刷及刷握進行檢查；（2）清理碳刷室油污、碳刷粉及積灰，堅持逢停必掃。

3.3 運行管理

（1）每次停機后，將直流勵磁母線的伴熱帶和新加的直流母線DMC板底部的加熱板一起投入運行，待機組加勵磁后再退出；（2）檢查勵磁小間空調運行良好，停機期間應運行在除濕模式，控制環境溫度不超過26℃，濕度不超過55%；（3）極端天氣下，將除濕機投入運行，加強濕度管理。

4 下一步措施

在全面采取以上措施后，一年來3、4號發電機直流勵磁母線絕緣值已經可以達到預防性試驗規程500kΩ的低限要求，但需要采取進一步措施提高發電機轉子直流勵磁母線絕緣。建議措施如下：

（1）在勵磁母線箱內的DMC絕緣支撐板表面進行RTV涂料噴涂，增強憎水性，提高防潮能力；（2）汽機房母線外殼封閉或通風孔加裝空調用濾網，潔凈母線，減少粉塵；（3）將勵磁盤柜上的勵磁母線絕緣在線監測數據通過加裝模塊上傳至DCS，實時在線監測絕緣與溫濕度發展變化關系及絕緣支撐裂化關系，以采取更好的運行控制措施。

5 結束語

通過采取不斷的有效針對措施后，3、4號發電機直流勵磁母線絕緣低現象將得到徹底處理，發電機的安全穩定性能得到了進一步提高，達到了本次改造目的。可供同類型大型發電機直流勵磁母線絕緣低治理提供參考范例。

參考文獻

[1]DL/T1164-2012.汽輪發電機運行導則[S].國家能源局，2012-12-01.

[2]DL/T596-1996.電力設備預防性試驗規程[S].中華人民共和國電力工業部，1997-01-01.

[3]汪耕，李希明，等.大型汽輪發電機設計、制造與運行[M].上海：上海科學技術出版社，2012.

[4]李基成.現代同步發電機勵磁系統設計及應用[M].上海：中國電力出版社，2002.

作者簡介：廖方華（1982-），男，江西省萬安人，電氣工程師，長期從事電氣一次設備管理。