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水輪發電機鏡板靜電引起的設備故障分析

作者:羅進雄 劉顯中  
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 1故障現象
  
  2005年初對4號機組進行了擴大性大修,更換了推力頭與鏡板之間的絕緣墊,使兩者之間的絕緣電阻由檢修前的6M皆黽擁2000M劍屏ν叩耐咦臚屏τ筒壑淶木滴20M健£
  
  機組大修后第一次開機,出口開關及出口刀閘均在斷開位置,當機組轉速達到額定轉速幾分鐘后,就發現2套并用的測溫裝置同時故障。當時認為是測溫裝置本身問題,故將機組停下,更換了2套完好的測溫裝置。重新開機到額定轉速幾分鐘后,2套測溫裝置又出現故障,并且在上導油槽與推力油槽處有間歇性的放電聲,放電的間隔為4~5min,用萬用表的交流檔或直流檔在大軸處測量,均未能測出電壓值。
  
  2故障原因查找
  
  (1)為了查找故障原因,以確認是由二次回路竄電而來,還是由發電機附屬設備引起的,將機組的部分監視測量裝置解除,拉開機組的調變、壓變、機端勵磁變及中性點消弧線圈刀閘,并斷開轉子與外界相連的回路。將測溫裝置由微機型換為常規表計,檢查并確認大軸接地碳刷接觸良好。重新開機至額定轉速幾分鐘后,新換的測溫表又損壞,而放電聲依然存在,因而懷疑有高電壓竄入測溫二次回路,損壞測溫表。
  
  將靜電電壓表與推力軸瓦座的引出線連接,測量推力瓦座對地電壓,發現在放電的瞬間,其對地有約1kV的靜電電壓。同時,用電壓表測量推力軸瓦內的測溫探頭的輸出電壓,測得有70~150V的直流電壓。因為測溫裝置的正常輸入信號電壓范圍為5~20V,由此判定此電壓是造成測溫裝置屢屢損壞的原因。
  
  (2)隨后進行了以下試驗性查找:
  
  ①將推力瓦座引出線接地,重新開機至額定轉速,發現放電聲仍存在,而放電間隔有所延長,大概為10min一次。在放電時,推力軸瓦測溫探頭引出線仍有約100V的電壓。
  
  ②由于將推力瓦座接地仍未能消除放電現象,說明推力瓦座不是產生放電的根源。故將該處接地線拆除,同時在上導油槽蓋處大軸及下風洞發電機大軸法蘭處接地,開機至額定轉速,發現放電聲消失,但在推力瓦座仍測得突然出現的瞬間達1kV的靜電電壓。由此可以判定,在推力油槽內仍存在放電現象,而且是鏡板在放電。
  
  ③為進一步確認放電是由鏡板上的靜電電壓
  
  引起的,即將機組停下,做好安全措施,利用彈簧壓片從鏡板處引出一根絕緣導線,接在靜電電壓表上;隨后啟動機組,隨著機組轉速逐漸上升,靜電電壓也逐漸上升,當達到70%額定轉速時,已經測得鏡板處的靜電電壓為1kV;轉速繼續上升,靜電電壓也在不斷地升高,達到95%額定轉速時,靜電電壓為2.8kV;當達到額定轉速時,靜電電壓已達到約3.6kV。為避免出現放電,就直接將鏡板引出線接地,泄放鏡板上的靜電電荷,同時測量在鏡板接地的情況下,放電電流約為0.3礎。而將鏡板接地后,機組運行了40min也未發現放電現象,推力瓦座處也未測出靜電電壓。
  
  3靜電產生的原因
  
  發電機大軸與推力頭、鏡板是剛性聯接的,在推力軸瓦上轉動,即采用滑動軸承。滑動軸承通過透平油潤滑,整個轉動部分是壓在油膜上的。發電機在運行過程中,油膜與旋轉體摩擦而產生的靜電荷在鏡板上逐漸積聚,電位不斷升高,當轉動軸接觸到旋轉體以外的任何部件時,便通過該部件進行放電。否則電荷就會繼續積累,產生高電壓,當電壓超過軸承油膜的絕緣強度時,就會產生放電現象。這種現象重復發生的結果,就使得推力軸瓦內的測溫探頭受到損害。而靜電電壓是間歇性的和非周期性的,其大小與旋轉體的轉動速度、流體的狀態及特性等因素有很大關系。
  
  由于2005年大修時更換了鏡板與推力頭之間的絕緣,使其間的絕緣電阻高達2000M劍蚨蛋逕系木駁綰珊苣咽頭擰K孀龐湍び胄迥ゲ潦奔淶難映ぃ蛋逕系木駁綰稍交蕉啵繆掛蒼嚼叢礁擼貝锏揭歡ㄇ慷仁保么Φ牡綰刪鴕醞夥諾紓浞諾緇羋肥峭ü蛋濉蛋逵氪籩嶂淶男〖湎丁⒌緇帷蟮亍T詵諾緄乃布洌屏ν咦弦膊撕芨叩母杏Φ繆(達1kV),而安裝在推力瓦內的測溫探頭,由于其結構中有2個繞組,在繞組上也會感應出約100V的電壓,此電壓將測溫裝置燒壞。
  
  4處理措施
  
  由于油膜與旋轉體磨擦是不可避免的,因而無法做到不讓鏡板積存靜電荷,所以處理的方法就是如何消除鏡板上的靜電。依據水輪發電機組檢修
  
  規程,發電機的推力頭與鏡板之間的絕緣不小于
  
  1M劍栽誥蛋逵臚屏ν分淞右桓鱟柚滴ª
  
  2.5M健⒐β飾2W的電阻,即相當于將鏡板與推力頭之間的絕緣由2000M澆滴2.5M健;樵誦惺痹誥蛋逕匣嫻木駁綰刪屯ü說繾櫳狗胖鐐屏ν罰屏ν酚氪籩嵯嗔籩嵩蚪擁亍>舜硨螅煉疃ㄗ偈匝椋叢俜⑾鐘蟹諾縵窒螅屏ν咦σ參床獾鎂駁繆梗馕倫爸靡參叢儷魷炙鴰檔那榭觶饉得鞲么矸椒ㄊ欽返摹£
  
  大型交流發電機產生軸電壓是不可避免的,從防止軸電流保護軸瓦的角度出發,推力頭與鏡板之間的絕緣是必需的,但絕緣不宜過高。

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