抽水蓄能機(jī)組轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地故障分析及處理

王海龍，肖先照

(哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱150040)

抽水蓄能機(jī)組轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地故障分析及處理

王海龍，肖先照

(哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱150040)

介紹了國內(nèi)某大型抽水蓄能電站水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地的情況，通過對故障進(jìn)行描述、分析，對產(chǎn)生問題的結(jié)構(gòu)部位進(jìn)行改進(jìn)，為今后類似結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)性意見。

抽水蓄能；水輪發(fā)電機(jī)；轉(zhuǎn)子；一點(diǎn)接地

0 引言

大型水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁系統(tǒng)、勵(lì)磁引線和磁極線圈形成一個(gè)閉合回路，此回路具有一定的絕緣阻值。當(dāng)轉(zhuǎn)子磁極絕緣損壞、勵(lì)磁引線與金屬接觸或者有金屬部件搭接磁極銅排線圈時(shí)，均會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地。轉(zhuǎn)子出現(xiàn)一點(diǎn)接地時(shí)，勵(lì)磁電流并未形成新的回路，機(jī)組的電磁場依然對稱，機(jī)組還可以安全運(yùn)行。若現(xiàn)兩點(diǎn)接地情況，轉(zhuǎn)子繞組或者半數(shù)磁極短路，會(huì)造成磁場不對稱會(huì)導(dǎo)致機(jī)組強(qiáng)烈振動(dòng)，甚至出現(xiàn)定轉(zhuǎn)子掃膛的嚴(yán)重事故，因此機(jī)組在安裝的時(shí)候?qū)Υ艠O的絕緣有嚴(yán)格的要求。勵(lì)磁引線在設(shè)計(jì)的時(shí)候也有專門的絕緣設(shè)計(jì)規(guī)范，機(jī)組安裝或者檢修均需對轉(zhuǎn)子做預(yù)防性試驗(yàn)，皆在保證轉(zhuǎn)子絕緣的可靠性。本文通過介紹國內(nèi)某大型抽水蓄能電站發(fā)電電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地的情況，對故障進(jìn)行描述、分析和處理。

1 轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地

國內(nèi)某大型抽水蓄能電站，單機(jī)容量為250MW，轉(zhuǎn)速為250r/min，磁極數(shù)為20。機(jī)組保護(hù)多次出現(xiàn)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地報(bào)警，根據(jù)保護(hù)裝置顯示，判斷出現(xiàn)一點(diǎn)接地的部位在磁極線圈上。通過停機(jī)檢查發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致一點(diǎn)接地的原因均為磁極“T”尾調(diào)整墊條中間斷裂(0.5mm厚墊條)搭接到磁極線圈上，接地情況如圖1所示。

圖1 墊條搭接銅排

2 磁極鎖定結(jié)構(gòu)方式

在分析此薄墊條如何從磁極“T”尾處甩出搭接磁極線圈之前，有必要了解一下磁極的鎖定結(jié)構(gòu)方式，見圖2。每個(gè)磁極設(shè)置4個(gè)“T”尾，與磁軛上的4個(gè)“T”尾槽相對應(yīng)，每個(gè)磁極在下端設(shè)置2個(gè)頂絲，對磁極起到支撐作用，將磁極在軸向上固定。每個(gè)磁極上下各2個(gè)楔形短鍵，與磁極上的楔形槽相配合，打緊楔形鍵將磁極在徑向方向鎖定。另外在磁極掛裝和鎖定之前，通過計(jì)算確定磁極“T”尾和磁軛“T”尾槽之間的徑向間隙內(nèi)放置薄墊條的數(shù)量。薄墊條厚度為0.5～1.5mm，目的是為了保證掛裝磁極時(shí)保證轉(zhuǎn)子圓度，磁極安裝合格后將墊條折彎并焊接在磁極“T”尾鐵心上，如圖3所示。

圖2 磁極鎖定方式

圖3 磁極墊條安裝視圖

3 一點(diǎn)接地故障分析

對拔出的磁極“T”尾處調(diào)整墊條檢查發(fā)現(xiàn)，“T”尾處0.5mm和1.5mm墊條有的斷裂了，有的延展變長了，墊條表面有磁極鐵心沖片壓出的鋸齒狀痕跡，如圖4所示。

圖4 磁極拔出后墊條視圖

據(jù)此推斷，磁極鎖定不牢固導(dǎo)致磁極在機(jī)組運(yùn)行的過程中與磁軛發(fā)生了相對徑向位移，磁極鐵心擠壓磁極調(diào)整墊條，使墊條延展變薄。也不排除磁極圓周方向也有位移，磁極鐵心沖片和磁軛對墊條摩擦，將墊條磨斷。由于磁極墊條在末端是折疊成“L”型而后將小頭焊接在磁極“T”尾上，調(diào)整墊條在磁極末端軸向有串出空間，最終墊條斷裂串出搭接銅排造成轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地。

造成墊條斷裂原因有如下三點(diǎn)

(1)每個(gè)磁極是靠上、下各兩個(gè)，總共4個(gè)短楔形鍵來固定，楔形鍵不能靠打鍵來固定磁極，僅用M12螺桿來頂死。

(2)安裝的時(shí)候沒有2mm的調(diào)整墊條，有的磁極“T”尾放入一根0.5mm和一根1.5mm的墊條，或單獨(dú)一根0.5mm墊條，或兩根0.5mm和一根1.5mm墊條。薄墊條容易延展變長，導(dǎo)致斷裂。

(3)安裝單位放入調(diào)整墊片不規(guī)范，同一個(gè)磁極發(fā)現(xiàn)“T”尾有放墊條和沒有放墊條的。

4 處理措施

此轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地問題原因明確，處理措施主要是從墊條處理上著手。

(1)小修拔磁極。將墊條斷裂的磁極拔出，用2mm或者2.5mm厚墊條替代原先0.5mm和1.5mm薄墊條，總厚度不變。

(2)大修吊轉(zhuǎn)子，在安裝間完成所有磁極重新掛裝，保證轉(zhuǎn)子圓度的情況下重新放入3mm厚的墊條。在磁極墊條“L”處盡量往磁極中間方向焊接一段。最終采用強(qiáng)力金屬粘接膠將墊條末端粘接在磁極鐵心上，用撬棍是為了粘接的過程中讓墊條與鐵心貼死，使墊條不至于向下被擠壓出來。

5 結(jié)語

此電站普遍存在的轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地的問題，在目前的情況下是一個(gè)較為棘手的事情，處理起來工作量大，成本高，通過此項(xiàng)問題我們得到一些啟示，在以后的工作中會(huì)采取更適合的方法解決此類問題。

(1)采用楔形鍵鎖定磁極的結(jié)構(gòu)，楔形鍵不能過短，根據(jù)結(jié)構(gòu)盡量使用半長鍵或者通常鍵。

(2)調(diào)整墊條盡量采用厚墊條，如3mm墊條。

(3)墊條固定在磁極鐵心上要牢固，防止脫焊。

(4)調(diào)整墊條的安裝要求規(guī)范，需專門人員指導(dǎo)。

[1] 于洪波.水輪機(jī)接力器壓緊行程試驗(yàn)與調(diào)整.防爆電機(jī)，2014.3.

[2] 魏玉國.水輪發(fā)電機(jī)用油及油霧問題分析及處理.防爆電機(jī)，2015.1.

[3] 劉德，楊向宇，陳權(quán)濤.汽輪發(fā)電機(jī)定子端部繞組振動(dòng)問題研究.防爆電機(jī)，2007.6.

Analysis and Treatment for Rotor One-Point Grounding Fault of Pumped Storage Power Generator Unit

WangHailongandXiaoXianzhao

(Harbin Electric Machinery Company Limited, Harbin 150040, China)

This paper introduces the rotor one-point grounding fault condition of hydro-generator in a domestic large-sized pumped storage power station. Based on faults description and analysis, the structural parts with troubles are improved. It has guiding significance for future design of similar structure.

Pumped storage power；hydro-generator；rotor；one-point grounding

10.3969/J.ISSN.1008-7281.2017.01.14

TM307+.1

B

1008-7281(2017)01-0047-002

王海龍 男 1984年生；畢業(yè)于哈爾濱理工大學(xué)，現(xiàn)從事水輪發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)工作.

2016-11-28