抽水蓄能機組轉子一點接地故障分析及處理

王海龍，肖先照

(哈爾濱電機廠有限責任公司，黑龍江哈爾濱150040)

抽水蓄能機組轉子一點接地故障分析及處理

王海龍，肖先照

(哈爾濱電機廠有限責任公司，黑龍江哈爾濱150040)

介紹了國內某大型抽水蓄能電站水輪發電機轉子一點接地的情況，通過對故障進行描述、分析，對產生問題的結構部位進行改進，為今后類似結構的設計提供指導性意見。

抽水蓄能；水輪發電機；轉子；一點接地

0 引言

大型水輪發電機轉子勵磁系統、勵磁引線和磁極線圈形成一個閉合回路，此回路具有一定的絕緣阻值。當轉子磁極絕緣損壞、勵磁引線與金屬接觸或者有金屬部件搭接磁極銅排線圈時，均會發生轉子一點接地。轉子出現一點接地時，勵磁電流并未形成新的回路，機組的電磁場依然對稱，機組還可以安全運行。若現兩點接地情況，轉子繞組或者半數磁極短路，會造成磁場不對稱會導致機組強烈振動，甚至出現定轉子掃膛的嚴重事故，因此機組在安裝的時候對磁極的絕緣有嚴格的要求。勵磁引線在設計的時候也有專門的絕緣設計規范，機組安裝或者檢修均需對轉子做預防性試驗，皆在保證轉子絕緣的可靠性。本文通過介紹國內某大型抽水蓄能電站發電電動機轉子一點接地的情況，對故障進行描述、分析和處理。

1 轉子一點接地

國內某大型抽水蓄能電站，單機容量為250MW，轉速為250r/min，磁極數為20。機組保護多次出現轉子一點接地報警，根據保護裝置顯示，判斷出現一點接地的部位在磁極線圈上。通過停機檢查發現導致一點接地的原因均為磁極“T”尾調整墊條中間斷裂(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 磁極鎖定結構方式

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構方式，見圖2。每個磁極設置4個“T”尾，與磁軛上的4個“T”尾槽相對應，每個磁極在下端設置2個頂絲，對磁極起到支撐作用，將磁極在軸向上固定。每個磁極上下各2個楔形短鍵，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，通過計算確定磁極“T”尾和磁軛“T”尾槽之間的徑向間隙內放置薄墊條的數量。薄墊條厚度為0.5～1.5mm，目的是為了保證掛裝磁極時保證轉子圓度，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 一點接地故障分析

對拔出的磁極“T”尾處調整墊條檢查發現，“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

據此推斷，磁極鎖定不牢固導致磁極在機組運行的過程中與磁軛發生了相對徑向位移，磁極鐵心擠壓磁極調整墊條，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子一點接地。

造成墊條斷裂原因有如下三點

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

(2)安裝的時候沒有2mm的調整墊條，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，導致斷裂。

(3)安裝單位放入調整墊片不規范，同一個磁極發現“T”尾有放墊條和沒有放墊條的。

4 處理措施

此轉子一點接地問題原因明確，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)大修吊轉子，在安裝間完成所有磁極重新掛裝，保證轉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 結語

此電站普遍存在的轉子一點接地的問題，在目前的情況下是一個較為棘手的事情，處理起來工作量大，成本高，通過此項問題我們得到一些啟示，在以后的工作中會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構，楔形鍵不能過短，根據結構盡量使用半長鍵或者通常鍵。

(2)調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)調整墊條的安裝要求規范，需專門人員指導。

[1] 于洪波.水輪機接力器壓緊行程試驗與調整.防爆電機，2014.3.

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

[3] 劉德，楊向宇，陳權濤.汽輪發電機定子端部繞組振動問題研究.防爆電機，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；畢業于哈爾濱理工大學，現從事水輪發電機的設計工作.

2016-11-28