摘要：在风力发电中，发电机的应用发挥着非常重要的作用，然而在其运行过程中，时常会出现一些故障，对这个风力发电系统的安全稳定运行造成很大影响。为了保证风力发电系统的正常稳定运行，应当及时发现故障问题，并采取有效措施进行解决，是非常重要的。风力发电过程中，发电机转子是持续运转的，同时造成线圈出现一定的离心力和高温因素影响。然而如果长期离心力作用下，转租绕组出现晃动时，便会破坏绝缘层，同时因发电机持续运转，时常受到高温因素的影响，转子在运转过程中也会出现老化，由此导致一些故障的发生。现结合实践对2MW双馈式风力发电机转子接地故障进行分析探讨，并在此基础上提出一些有效的建议与看法。旨在更好的处理大电机转子接地故障，保证整个风力发电系统的持续稳定运行。
关键词：发电机；转子；接地故障；预防
正常运行过程中的转子，转子绕组只有一点接地，这样才能保证发电机的持续稳定运行。然而在一点接地情况下，如果出现回路失效，同时有未进行相应的出力，发生另一点接地时，并形成两点接地，这样就造成一些故障的出现，引发短路事故出现。而且发电机转子在长时间的运行过程中，还会受到高温振动的影响，造成一些危害发生，为了有效地解决这些问题，必须要及时的查找故障，分析其原因，并采取有效的措施及时的进行解决，这样才能更好的保证机器的持续稳定运行。同时还需要进一步扩大检查力度，这样才能及时发现问题并合理解决。
一、转子接地的危害
发电机正常运行时, 发电机转子电压 (直流电压) 有几百伏左右, 励磁回路对地电压约为励磁电压的一半,转子绕组及励磁系统对地是绝缘的。因此, 当转子绕组或励磁回路发生一点接地时, 不会构成对发电机的危害。但转子发生一点接地后更容易发生两点接地。因为发电机转子一点接地后励磁回路对地电压将有所升高。如当励磁回路的一端发生金属性接地故障时, 另一端对地电压将升高为全部励磁电压值, 即比正常电压值高出一倍。在这种情况下运行, 当切断励磁回路中的开关或一次回路的主断路器时, 将在励磁回路中产生暂态过电压, 在此电压作用下, 可能将励磁回路中其他绝缘薄弱的地方击穿, 从而导致第二点接地。当发电机转子绕组出现不同位置的两点接地或匝间短路时, 会产生很大的短路电流, 可能会烧伤转子本体;另外, 由于部分转子被短路, 是气隙磁场不均匀或发生畸变, 从而使发电机转动时所受的电磁转矩不均匀并造成发电机振动, 损坏发电机。
二、转子故障常见原因及对绝缘的检查
在针对发电机发生故障的原因时, 一般情况下都是由接地造成的, 但接地也分为转子的内部接地与外部接地还有就是内部回路接地。在分析其原因后要有效的进行处理, 还必须应用相应的解决办法。这样才能有效的保证其正常的使用。
2.1 转子一点接地故障常见原因是:转子外部接地:转子励磁电缆接地、碳刷架烧损、转子励磁电缆因铁线夹得太紧造成绝缘降低、碳刷粉尘过厚;转子内部接地:磁极上游侧螺杆受潮接地、磁极线圈与铁芯间有丝状物插入造成接地、磁极上游侧线圈与铁芯的缝隙有油泥引起接地;保护装置回路引起接地:大轴一点接地回路端子松动导致不平衡发转子接地信号、保护装置回路设备老化造成误发转子接地信号。
2.2采用内窥镜检查, 为了查寻发现故障点, 尽可能避免对转子护环和绕组的拆卸, 首先采用非电测量方法, 利用内窥镜对转子内部进行排查。当拆除发电机上端盖内外端盖后, 首先对端部进行内窥镜检查, 当转子抽出后, 用内窥镜又细心地对两端护环下的绕组及绝缘垫块进行仔细检查。尤其应对发电机转子绕组出线处进行重点观察。对于其他可观查到的地方, 也逐一进行观测检查。总之, 对于所有能用内窥镜可以观测到的地方, 都进行了检查。检查未见异常。
2.3 转子的清扫, 当发电机转子内窥镜检查完成后, 对转子进行清扫, 采用大功率吸尘器和高压压缩空气对发电机转子表面、通风孔道等部位进行认真吹扫, 吹扫同时监测转子绕组的绝缘情况。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在发电机转子在不同位置时, 当用压缩空气吹扫内环极线圈励侧槽口时, 发现兆欧表有明显摆动, 摆动范围为0.05~10MΩ左右, 说明此处有绝缘缺陷, 通过对该槽口缝隙等部位的彻底清扫, 绝缘电阻稳定在20MΩ。说明第一个绝缘缺陷 (接地) 点被消除。而当发电机转子位置变化后, 转子绕组对地绝缘又重新发生周期性摆动, 说明仍有其他缺陷 (接地) 点存在。
三、转子绕组接地点查询处理
在查找发动机转子故障时, 首先就要选对方法, 并且在方法的选择上, 一定要根据其发生故障的原因综合的选择, 转子发生故障不仅仅是因为其在长时间高温工作下的原因造成的, 还有其它不可预见的因素, 所以在综合预防时, 一定要有效的处理。
3.1 放电法。
采用电容器放电的方法, 对转子绕组进行电脉冲冲击。首先将转子停在绝缘电阻为0.05MΩ处, 用兆欧表对电容器进行充电, 电容器充满电后, 合上刀闸K, 对转子绕组进行放电冲击。如放电冲击效果理想, 也可以消除转子绕组的接地故障。由于该机属于高阻接地故障, 所以此办法没有达到预期效果。
3.2 交流电源烧穿法。
试验接线时在转子滑环处, 施加工频交流电压, 施加的电压值不超过转子的励磁电压, 试验电流不大于10A, 施加电压后, 注意监视是否有冒烟或焦味等异常情况, 同时注意与滑环和转子轴的连线, 要接触牢固紧密;施加电压应缓慢逐级升高, 监视电流表的电流。采用交流电源烧穿法, 可能出现两种结果, 第一种是经历一定时间 (约3~5分钟) 后, 能烧成稳定接地, 此时转子绕组接地电阻值恒定为最小值, 不随转子的位置变化而变化;第二种是在烧穿过程中可能将接地点消除, 此时转子绕组接地电阻值达兆欧级, 并保持稳定不变。不随转子的位置变化而变化, 即可确认接地点已消除。本机是采用先交流耐压, 后用交流烧穿为稳定低阻接地的方法。烧穿过程中应注意把握烧穿时间和电流, 使得烧穿电流只破坏绝缘缺陷点, 少伤及主绝缘。
3.3 绕组电压分布法。
在转子绕组两端, 施加10A直流电流, 用电压表测量转子绕组各匝对转子轴的电压U, 当发电机转子接地为可靠性低阻 (几欧姆) 接地时, 可以根据转子绕组各匝的对地电压分布来分析判断出接地的线圈位置。
3.4 两极电压的测定。
当转子绕组为高阻状态下, 在发电机转子绕组正、负极两端施加交流电压, 分别测量转子绕组中点到两极的交流电压值, 判断转子绕组的匝间绝缘情况,用两极电压判定绕组的匝间绝缘情况具有一定的灵敏度。
发电机转子在正常工作的状态下发生故障, 要进行有效的处理, 必须加强对发电机日常的管理及维护, 并在平时的检查中, 一旦发现问题就要及时的解决问题, 问题的解决不仅促进发动机能更好的工作, 还能有效的提高其工作的效率, 减少故障的发生次数。另外根据本文的综合阐述, 对发动机转子存在的故障原因及危害等都充分的进行阐述, 要有效的解决, 最重要的还是要通过科学技术的研究, 不断的制作新型抗热的材料, 这样才能从根本上解决原因, 促进发电机更广泛的进行利用。
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论文作者:胡胜利
论文发表刊物:《电力设备》2019年第23期
论文发表时间:2020/4/10
标签：转子论文; 绕组论文; 发电机论文; 电压论文; 故障论文; 回路论文; 发生论文; 《电力设备》2019年第23期论文;