發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣故障的分析及處理
2025-11-22
1 發(fā)電機(jī)組及轉(zhuǎn)子勵(lì)磁系統(tǒng)概述
我廠發(fā)電機(jī)是山東濟(jì)南發(fā)電設(shè)備廠生產(chǎn)的，型號(hào)為QF-15-2、額定功率15MW、額定電壓10.5KV，額定電流1031A，額定勵(lì)磁電壓201V，額定勵(lì)磁電流259A，定子轉(zhuǎn)子絕緣F級(jí)。發(fā)電機(jī)勵(lì)磁方式采用自并勵(lì)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流電源由接于發(fā)電機(jī)機(jī)端的整流變壓器ZB提供，經(jīng)可控硅整流向發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供勵(lì)磁電流，可控硅元件SCR由自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制，系統(tǒng)起勵(lì)時(shí)需要另加一個(gè)起勵(lì)電源如圖1所示：
FLQ-發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子；F-發(fā)電機(jī)；SCR-可控硅元件；ZB-整流變壓器；LH-電流互感器；YH-電壓互感器
圖1 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)圖
發(fā)電機(jī)是發(fā)電廠中最重要的設(shè)備之一，其安全運(yùn)行影響著整個(gè)發(fā)電廠的供電可靠性，而發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的絕緣性能好壞關(guān)系到發(fā)電機(jī)能否安全運(yùn)行。導(dǎo)致發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣故障的原因有很多，可能是轉(zhuǎn)子線圈端部污穢的影響，也有可能受周圍環(huán)境濕度的影響。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子主要由轉(zhuǎn)子鐵芯、勵(lì)磁繞組、護(hù)環(huán)、風(fēng)扇、滑環(huán)以及引線等部分組成，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)如圖2所示：
圖2 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖
2 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)裝置原理簡(jiǎn)述
從轉(zhuǎn)子繞組的正負(fù)兩端（或負(fù)端）與大軸之間注入一個(gè)24V電壓，通過裝置內(nèi)部電子開關(guān)定時(shí)切換，實(shí)時(shí)求解轉(zhuǎn)子對(duì)地絕緣電阻值，保護(hù)反應(yīng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子對(duì)大軸絕緣電阻的下降。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)的工作電路如圖3，圖中Rx為測(cè)量回路電阻，Ry為大功率電阻，Us為電源模塊，Rg為轉(zhuǎn)子繞組對(duì)大軸的絕緣電阻。
圖3 轉(zhuǎn)子接地保護(hù)原理圖
3 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子故障實(shí)例處理
我廠于2016年4月，該機(jī)組DCS系統(tǒng)發(fā)電機(jī)“轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地”報(bào)警信號(hào)，運(yùn)行人員立即進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)裝置檢測(cè)到接地電阻值在0.2K到300K之間波動(dòng)，裝置一點(diǎn)接地報(bào)警持續(xù)發(fā)出。然后到現(xiàn)場(chǎng)用萬用表測(cè)量勵(lì)磁正對(duì)地負(fù)對(duì)地電壓也出現(xiàn)大幅波動(dòng)現(xiàn)象。檢查轉(zhuǎn)子滑環(huán)處無明顯積油、積灰現(xiàn)象。檢查發(fā)電機(jī)大軸接地碳刷與大軸間的接觸部位發(fā)現(xiàn)存在油漬較多，將大軸接地碳刷取下后轉(zhuǎn)子接地保護(hù)裝置檢測(cè)到接地電阻值在300K穩(wěn)定。后經(jīng)過對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子大軸及接地碳刷清理后，發(fā)電機(jī)“轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地”報(bào)警信號(hào)消除。
4 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣故障分析
4.1轉(zhuǎn)子因受潮而造成絕緣電阻降低，如發(fā)電機(jī)停運(yùn)時(shí)間較長(zhǎng)，環(huán)境潮濕等原因；
4.2轉(zhuǎn)子因使用年限較長(zhǎng)，或運(yùn)行中因各種原因使轉(zhuǎn)子過熱造成線圈絕緣材料老化、劣化；
4.3滑環(huán)下有碳刷粉末或油污堆積，使轉(zhuǎn)子引出線絕緣損壞；
4.4由于發(fā)電機(jī)的冷卻系統(tǒng)密封不嚴(yán)或因其軸瓦漏油使轉(zhuǎn)子線圈端部積灰、積油污或碳粉，造成絕緣性能降低；
4.5由于運(yùn)行中通風(fēng)和熱膨脹的影響，轉(zhuǎn)子槽口處的槽襯保護(hù)層老化、斷裂甚至脫落，再加上槽口積灰等因素造成；
4.6轉(zhuǎn)子的槽內(nèi)絕緣斷裂造成轉(zhuǎn)子絕緣電阻過低或金屬性接地。
5 絕緣電阻降低的處理方法
5.1因潮濕而使轉(zhuǎn)子絕緣電阻降低，我們采用直流電焊機(jī)烘干法或采用發(fā)電機(jī)定子三相短路，利用自產(chǎn)熱量進(jìn)行烘干；
5.2轉(zhuǎn)子線圈絕緣老化，則采取拔護(hù)環(huán)方法，解體轉(zhuǎn)子進(jìn)行大修；
5.3轉(zhuǎn)子線圈端部積灰、積油，通常處理的方法:
5.3.1用干燥的壓縮空氣進(jìn)行吹掃；
5.3.2采用拆卸護(hù)環(huán)，對(duì)轉(zhuǎn)子線圈端部的油、灰、碳粉進(jìn)行清理，然后對(duì)端部的絕緣進(jìn)行重新處理。此方法工藝復(fù)雜、工期長(zhǎng)，直接影響發(fā)電機(jī)的經(jīng)濟(jì)效益；
5.3.3用機(jī)電設(shè)備清洗劑處理轉(zhuǎn)子絕緣，重點(diǎn)介紹這種方法。
6 機(jī)電設(shè)備絕緣清洗劑處理轉(zhuǎn)子絕緣的方法
6.1前幾年，我廠接連出現(xiàn)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣降低，嚴(yán)重影響了發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的正負(fù)極對(duì)地最高電壓達(dá)到180-200伏，針對(duì)出現(xiàn)的這種問題，我們采取了除拔護(hù)環(huán)之外的所有方法，但效果都不明顯，并且出現(xiàn)了一種異常現(xiàn)象，也就是在冷態(tài)情況下轉(zhuǎn)子絕緣合格，在熱態(tài)情況絕緣下降，并網(wǎng)后，出現(xiàn)絕緣不合格。我們?cè)诎l(fā)電機(jī)上做試驗(yàn)，從冷態(tài)到額定轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分，出現(xiàn)下列數(shù)據(jù)：
分析以上數(shù)據(jù)，得出了轉(zhuǎn)子絕緣電阻與轉(zhuǎn)速有關(guān),也就是與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的離心力有關(guān)。初步判斷，為轉(zhuǎn)子端部積灰、積油。這一問題只能采用拔護(hù)環(huán)的處理方法，但我們廠不具有拔護(hù)環(huán)的條件。所以我們?cè)囍捎脵C(jī)電設(shè)備清洗劑進(jìn)行清洗，最后取得了明顯的效果。
6.2具體的操作方法：
6.2.1打開發(fā)電機(jī)定子兩側(cè)的大小端蓋；
6.2.2采用普通的清洗機(jī)進(jìn)行清洗，出口壓力調(diào)整到0.4-1Mpa，噴頭噴出狀態(tài)調(diào)整到霧狀，將噴頭伸入轉(zhuǎn)子前端的通風(fēng)口進(jìn)行噴射清洗；
6.2.3清洗時(shí)轉(zhuǎn)子必須在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下進(jìn)行，轉(zhuǎn)速在每分鐘7-8轉(zhuǎn)；
6.2.4前后端部分別進(jìn)行連續(xù)清洗10-30分鐘；
6.2.5噴射過程采用清洗劑回收裝置，回收的清洗劑經(jīng)沉淀過濾后可重復(fù)使用；
6.2.6清洗過過程，用500V的搖表對(duì)轉(zhuǎn)子絕緣進(jìn)行測(cè)試，絕緣達(dá)到10MΩ即為合格，停止清洗；
6.2.7轉(zhuǎn)子絕緣合格后，在盤車情況下，空轉(zhuǎn)8-12小時(shí)，使清洗劑充分揮發(fā)，再用500V搖表測(cè)試轉(zhuǎn)子絕緣，合格后裝回發(fā)電機(jī)端蓋，開機(jī)運(yùn)行；
6.2.8清洗劑噴射時(shí)的轉(zhuǎn)子必須在盤車轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)，否則可能產(chǎn)生因清洗過程不均勻，造成積灰死點(diǎn)，轉(zhuǎn)子絕緣無法提高；
6.2.9噴頭噴出必須是霧狀，否則因壓力過大會(huì)造成轉(zhuǎn)子線圈絕緣損傷；
6.2.10絕緣清洗劑的耐壓必須在25kV及以上，且揮發(fā)性良好，這樣才能使絕緣清洗劑在線圈上形成一層絕緣性能較高的鍍膜，提高轉(zhuǎn)子絕緣強(qiáng)度。
7 結(jié)論
7.1發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣下降的原因，主要是不按規(guī)程操作和轉(zhuǎn)子線圈端部積油、積碳粉造成；
7.2除了解決發(fā)電機(jī)軸瓦滲油之外，每次停機(jī)對(duì)發(fā)電機(jī)冷風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)漏風(fēng)應(yīng)及時(shí)堵漏；
7.3注意滑環(huán)電刷品質(zhì)必須符合要求，運(yùn)行更換電刷必須在模具上研磨好后方可更換，以防止碳粉產(chǎn)生；
7.4每天對(duì)發(fā)電機(jī)滑環(huán)兩側(cè)的積碳粉、灰塵進(jìn)行吹掃一次；
7.5用機(jī)電設(shè)備清洗劑處理轉(zhuǎn)子絕緣電阻的降低，最長(zhǎng)時(shí)間不超過20小時(shí)。這種處理方法比拔護(hù)環(huán)費(fèi)用低，時(shí)間短，經(jīng)濟(jì)效益高；
7.6清洗劑不僅能把轉(zhuǎn)子端部的灰塵、油污清理出來，最主要的是在轉(zhuǎn)子線圈端部鍍上一層高絕緣介質(zhì)，從本質(zhì)上提高轉(zhuǎn)子的絕緣強(qiáng)度。
來源：電廠筆記
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