摘要：在水电厂机组运行中，发电机是重要的机组设备，而发电机转子绝缘故障则是比较常见的故障类型，本文主要就针对某水电厂机组发电机转子绝缘故障进行分析，了解其故障产生的原因，并提出相应的故障处理对策，来提高机组运行性能。
关键词：水电厂机组；发电机；转子绝缘故障；处理对策
发电机是水电厂机组运行的动力设施，是水轮机实现水能转化为机械能的重要设备，但在发电机运行中还存在一定的转子绝缘故障，其对发电机组的安全稳定运行产生了很大的影响，甚至还会导致发电机组强制停运。为了实现水电厂机组发电机具有良好的性能，就需要对其转子绝缘故障进行有效的分析，并积极采取有效的处理对策对故障进行解决，这也是水电厂机组管维中需要一直重视的内容。
1.实例概述
1.1机组情况
在某水电站中，有4台机组，其中11号与12号机组是装机容量140MW的大机组，大机组的额定转速是107.1 r/min，而厂用4和厂用5号机组是装机容量4500KW的小机组，小机组的额定转速是600r/min，其机组的转速是比较快的，也造成机组碳粉磨损严重。
1.2异常现象
在机组的发电机运行中，发现1号机组发电机转子的绝缘状况并不是很好，转子发生多次接地的故障，由于接地故障的出现，转子绝缘值会出现直线的下降，其绝缘的强度也不能满足机组正常的运行。在机组停机后，相关人员发现刷架和引出线存在一定绝缘降低，同时在发电机的上架盖板与滑环支臂位置处发现堆满碳粉与油污混合的颗粒，通过对其集电环室的设备实施清理和擦拭，其转子的绝缘投运条件得到了有效的改善。另外1号机组正常停机中，发现发电机的保护装置中存在“失磁-时限保护”发生动作，通过对机组的励磁系统进行检查，发现转子绝缘的对地阻值是0 MΩ，在发电机中碳刷拉杆的绝缘子与滑环支臂位置处也堆满了碳粉与油雾混合的颗粒[1]。
2.转子绝缘故障分析
经过对发电机转子进行检查和分析，导致其出现上述现象的主要原因有：
1）通过对1号机组的发电机进行检查，其下集电环的表面出现比较严重的划痕，且表面十分粗糙，且光洁度不足并存在灼伤的痕迹，这主要是由于集电环的表面粗糙增加碳刷的磨损，导致碳粉的增多。在滑环室内碳刷也和滑环存在一定的接触，因为碳刷的研磨太快，很容易就会产生碳粉，经过长期的堆积就形成了大量碳粉，并粘附于发电机绝缘的部分，导致绝缘故障的发生。在发电机组的滑环室内，并没有设置碳粉的吸收装置，因此碳刷所产生的碳粉不能有效的得到吸收和排除，使其绝缘降低。
2）在下集电环与刷握位置处，其碳粉的堆积是比较严重的，并且碳粉和油雾已经混合，有着很强的吸附性。在机组旋转和摩擦中产生碳粉，由于滑环旋转产生的风力将其吹到碳刷支架和各部位置，且混合热油雾而导致转子的绝缘性降低。同时由于滑环室中上导油槽的通气窗管是比延长段要短的，则热油雾不能被有效的挡在油槽内，使大量的油雾穿过通气窗到滑环室和碳粉发生混合。
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3）在1号机组的发电机中的导油槽发生过甩油的现象，主要是发电机的转子与定子位置处有大量的油迹，漏油主要是自发电机的转子位置推力头的内侧和油盆对接位置出现外溢，对上导油盆中推力头的上部位置通气孔以及接合轴瓦位置通油孔进行检查，发现其并没有出现堵塞，且上导油盆的通气窗也没有堵塞。导致甩油现象的出现，主要是因为机组在运行中，转子和油盆的对接空间形成了负压，使上导油盆吸气，来实现油盆内的气压平衡，而油盆的通气窗不能满足吸气的要求时，其油盆内汽轮机油会吸出，导致1号机组出现甩油的事故。在防止甩油事故的发生时，取出了上导的油盆盖和转子的接缝位置密封毛毡，从而来增加油盆的通气量，对其负压真空进行破坏，但因为此做法增加通气量的同时，也对上导的油盆密封进行破坏，则油盆内的热油雾就会从此缝隙内挥发至滑环室内，使碳粉于碳刷的支架位置处发生堆积[2]。
4）在发电机的上导油槽中，热油会随着转子轴的旋转而发生翻腾，导致油雾的产生。油雾会自通气窗管中绕行挡油板冷却的阻挡到滑环室中，和碳粉进行混合后具有很强的吸附力。这种混合物还有着导电性，如果其黏附于刷架拉杆的绝缘子以及集电环的支撑绝缘位置处，就会导致带电部分和大地出现间接的电气连通，使其绝缘出现下降。由于刷架和滑环支臂以及支撑的绝缘子位置处有着严重的积污，就造成发电机的转子对地出现绝缘阻值的下降。在2台小机组的滑环室内，由于碳粉没有和油雾出现混合，其碳粉就随着滑环的高速旋转而被气流带走，在碳刷架位置处堆积的碳粉是很少的，则其转子绝缘性比较好。
5）在设备运行中，因为推力的轴承室并不是严密密封的，在高速运转的过程中就会发生润滑油溢出，如果长时间高速的运转，势必会导致滑环室的温度发生显著的上升，从而造成润滑油出现物理反应而出现油雾，而油雾和碳粉就会产生油泥，其具有一定的导电性，会使机组的绝缘性降低，且机组发电机内部空间是有限的，进行清理也是比较困难的，从而影响发电机的转子绝缘性，甚至还会影响转子运转的状况，使其出现一定轻微接地。
3.转子绝缘故障处理对策
根据1号机组发电机的转子实际情况分析，不对转子的滑环表面实施抛光性处理，考虑于原来上导油槽的通气窗内进行通气管路的延长，可以通过直径70 mm弯接头的钢管，和延伸钢管进行焊接后再和通气管进行焊接，且于通气窗内进行若干半圆挡油板的焊接，其挡油板于通气窗内采取上下错开的对称方式进行焊接，在焊接结束后要对焊渣清理干净。然后在延伸的钢管端部位置进行十字对称抓手的焊接，和同期窗罩进行挂接，新做通气窗口要和滑环室的窗口正对，则发电机运行所产生油雾就会借助通气窗的冷却作用而凝结为油珠，其油珠再向油槽内流会，避免了油雾和碳粉发生混合。同时通气窗的窗口延长要和滑环室的网格窗口正对，防止没有得到冷却的油雾通过滑环的旋转带动其到滑环室而飞出，而碳刷摩擦出现的碳粉被滑环的高速旋转风力所吹散，两者就不能够附于碳刷拉杆的绝缘子以及集电环绝缘子的表面，对碳粉与油雾的混合物实现控制。另外，还要对机组滑环室碳刷进行换用，要求其具有质量高和耐磨性好，则碳粉的出现就会有效得到降低，对滑环室还要进行及时的清扫，缩短其清扫的周期，避免碳粉和油泥的长期堆积[3]。
结语：综上所述，通过对实例水电厂机组的发电机转子绝缘故障分析，发现其转子绝缘性故障发生存在诸多方面的影响，想要实现发电机组安全稳定的运行，就需要对其故障问题进行全面的分析，并积极采取有效的措施进行故障处理和性能防护，这对其发电机组长期稳定使用具有积极意义。
参考文献：
[1]邓选滔. 乐昌峡3^#发电机转子绝缘故障的分析及处理[J]. 广东水利水电, 2015(8):67-69.
[2]陈帮学. 浅析水轮发电机定子转子绝缘故障及检修技巧[J]. 中国科技纵横, 2015(8):181-181.
[3]宋海煜, 许建强. 水轮发电机组转子绝缘降低原因分析及优化[J]. 低碳世界, 2017(25):64-65.
论文作者:张忠
论文发表刊物:《电力设备》2018年第30期
论文发表时间:2019/4/11
标签：机组论文; 转子论文; 碳粉论文; 发电机论文; 碳刷论文; 故障论文; 水电厂论文; 《电力设备》2018年第30期论文;