2.国网新源水电有限公司新安江水力发电厂 浙江 建德 311600
摘要：新安江电厂集电环由中心体支架、滑环、碳刷、碳刷架、刷框等部分组成。碳刷架上分别接励磁装置的正、负极。安装在刷架上的碳刷作为发电机的固定部分和转动部分之间传递能量的装置，将励磁电流从励磁系统传递至上、下滑环，上、下滑环通过穿轴引线将励磁电流传递到磁极，从而形成完整的励磁回路。为确保机组的安全稳定运行，集电环上、下滑环与中心体支架接触面均装绝缘垫，固定螺杆采用绝缘螺杆，规程要求其绝缘不得低于50兆欧。
关键词：滑环、励磁电流、绝缘垫、绝缘螺杆
新安江电厂作为华东电网第一调峰调频厂，要求机组运行时转子对地绝缘电阻值应大于0.5兆欧。但8号机2019年3月份多次发生绝缘降低的现象， 严重影响机组的安全稳定运行。
1、集电环绝缘降低的危害
机组运行时绝缘降低可能导致机组发“转子一点接地”信号，甚至可能发生转子系统短路造成机组被迫停机，并可能造成转子、滑环等设备烧毁的严重事故。所以班组每次都要在用电低谷期申请机组退备尽快进行消缺。工作面临这时间紧、劳动强度大的问题，同时也影响机组的安全稳定运行。
2、问题排查
经过对转子系统分段拆解，单独量取每段绝缘值，排查机组绝缘值降低的原因：
（1）拆除励磁大线，用摇表测量励磁装置及励磁大线绝缘值为10兆欧，满足运行要求；
（2）拆除穿轴引线接头，将集电环与磁极分开，用摇表测量磁极及穿轴引线绝缘值为150兆欧；
（3）用摇表测量集电环绝缘值为0,；
（4）将碳刷退出，测量碳刷架及的绝缘为80兆欧；
（5）检查集电环上、下滑环位置由较多碳粉堆积，碳粉为导电材料，若大量碳粉堆积在集电环绝缘材料上，将产生爬电现象，破坏集电环上、下滑环之间的绝缘。对集电环上、下滑环和中心体支撑的绝缘进行测量，绝缘值为0。
根据以上分析最终确认8号机绝缘偏低的原因为集电环上、下滑环爬电。
3、集电环绝缘值降低原因分析
为提高我厂设备健康水平，对集电环绝缘降低的原因进行如下分析：
（1）绝缘螺杆绝缘长度偏短。绝缘杆绝缘长度较短，刚好与集电环端部平齐，机组运行时，在绝缘垫缝隙处有碳粉入侵，碳粉直接与螺杆接触，将产生爬电现象，使绝缘螺杆失去绝缘效果。
（2）推力油槽油雾较大。现场检查发现推力油槽下部内圈存在油雾溢出的现象，部分油雾在油槽底部凝结成油滴。而机组运行时滑环与碳刷摩擦产生碳粉，碳粉接触油雾后，形成油性积碳，碳粉广泛附着于集电环绝缘垫片和绝缘螺杆头部等位置，难以被集电环室旋转的风吹散，造成集电环处对地绝缘值偏低。
（3）碳粉入侵，集电环绝缘垫片拆除后检查其底部呈浅黑色，有碳粉渗入痕迹。与绝缘螺杆头部连接的绝缘垫片拆除后，发现垫片中心孔圆周已破损，垫片孔内有碳粉侵入，产生爬电现象，导致绝缘电阻偏低。
（4）绝缘杆绝缘破损。绝缘螺杆安装的过程中，由于螺杆与孔位间隙较小，安装过程中可能有些许错位，导致绝缘螺杆在安装过程中端部绝缘（如图所示）易破损。机组运行时在绝缘垫缝隙处有碳粉入侵，在集电环绝缘破损的位置导致碳粉堆积，易产生爬电现象。
4、问题处理
为解决上述问题，我厂结合机组检修，对8号机集电环绝缘垫、绝缘螺杆、推力油槽进行技术改进。
（1）加长集电环绝缘螺杆绝缘长度。集电环绝缘螺杆的绝缘长度加长至安装到位后基本与绝缘垫下端面平齐的位置，现场实际进行测量，决定将集电环绝缘长度加长1cm。这样改造后，即使碳粉入侵至绝缘杆的位置，该部分绝缘情况良好，也会防止爬电现象的产生。
（2）增加集电环绝缘螺杆头部尺寸。因集电环绝缘螺杆型号固定，我厂考虑增加绝缘螺杆头部接触面积，对M16螺杆头部对边尺寸由标准24mm增加至非标27mm，送配件厂包覆绝缘层热压烘干后车削，加工完成后安装。经过计算：
a、面积较原先增加20%，有利于防止碳粉从螺杆头部侵入；
b、绝缘垫中心孔处压强降低17%，有利于保护绝缘垫受压位置不受损。
（3）增大推力油槽上部加设呼吸器排气孔。在油槽上部加设呼吸器可以使机组运行时产生的油雾在呼吸器处排出，减少推力油槽下部油雾的溢出，减少碳粉堆积，有效防止爬电现象的产生。2019年3月处理缺陷时虽已在推力锥形盖板-X、-Y之间上加装呼吸器，但呼吸器排气量不足，导致油雾继续在推力内挡油圈逸出。故建议增大推力呼吸器排气孔直径。
（4）在不影响推力瓦温的前提下，在油位合格的范围内降低油位。
（5）下次机组A修时，在推力内挡油圈加装羊毛毡；
（6）在绝缘垫与集电环及集电环支架之间的缝隙用绝缘硅胶填满，防止碳粉入侵导致绝缘降低。
5、结语
通过以上处理方式8号机转子对地绝缘值偏低的问题得到了有效的改善，提高了机组运行的稳定性，避免了机组重复消缺的情况，同时降低了班组的工作量和工作强度。检修完毕后转子系统对地绝缘值达到10兆欧，并在机组运行期间有效保持良好的绝缘水平。
参考文献
[1]新安江水利发电厂.Q/GDW 4643-001-2015-12201，发电机检修规程（电气分册）【s】.2013， P19-20
[2] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 水轮发电机组安装技术规范.GB/T8564 —2003【s】北京：中国标准出版社，2004， P46-47
[3]国家发展和改革委员会，电机刷握及集电环，JB/T2839-2005 , P3-4
论文作者:于淼, 马俊, 吴歆
论文发表刊物:《中国电业》2019年第08期
论文发表时间:2019/9/5
标签：集电环论文; 碳粉论文; 螺杆论文; 机组论文; 兆欧论文; 推力论文; 碳刷论文; 《中国电业》2019年第08期论文;