1080MW 汽轮发电机DMR 装置频繁报警分析及处理

张刚涛ZHANG Gang-tao；潘安PAN An

（福建宁德核电有限公司，宁德 355200）

（Fujian Ningde Nuclear Power Co.，Ltd.，Ningde 355200，China）

0 引言

随着我国电力事业的迅猛发展，发电技术日趋成熟，已投入运行的汽轮发电机组基本能达到额定出力并保持稳定运行。然因产品设计和生产工艺等原因，汽轮发电机也屡出事故，影响发电机组正常运行。

1 缺陷描述

从汽轮发电机组首次并网开始至运行初期四个月，福建宁德核电站发电机转子接地保护频繁误发报警，误报警次数达30 余次，其中存在连续14 天误报警，且有明显恶化趋势。转子接地保护装置已无法正常监视发电机转子绝缘状况，不具备继电保护装置所需的“可靠性”，丧失继电保护装置的基本作用，不具备投运条件。

2 形成原因

2.1 分析过程 ①收集故障录制波形图、历史动作情况等；②对DMR 装置故障深入分析，研究其动作原因；③参考同类机组动作历史及经验反馈。

2.2 导致DMR 装置报警动作的可能原因分析

2.2.1 DMR 装置滑环轴安装异常 #1 励磁机滑环轴初始安装时，发现滑环轴跳动偏大，超过供货厂家要求不大于0.20mm 的技术标准，原因为滑环轴法兰面与法兰盖机械配合超差。后在DMR 装置法兰盖与滑环轴之间加装单孔圆形垫片（0Cr18Ni9），根据现场情况选择垫圈厚度，以满足要求。DMR 滑环轴偏心后，在转子额定转速下，DMR 碳刷在滑环表面出现了跳动，碳刷短时脱离滑环，即在碳刷脱离滑环表面时出现电流间断，再回到滑环表面时出现电流脉冲，使注入电流波形出现畸变，从而导致测量值下降，甚至出现报警。通过在不同转速下对注入电流波形进行录制，发现在低转速下，注入波形比较正常，畸变情况不大，但随着转速不断升高，波形畸变的情况不断加剧：①盘车时，注入电流波形，测量值＞6500Ω；②不投励400rpm 时，注入电流波形，测量值＞6500Ω（见图1）；③不投励800rpm 时，注入电流波形，测量值最小值5500Ω；④不投励1000rpm，注入电流波形，测量值最小值4300Ω；⑤投励1500rpm，注入电流波形，测量值最小值4200Ω（见图2）。结论：①按照厂家建议处理后，DMR 装置滑环轴装配已满足装配要求；②在额定转速（1500rpm）下，DMR 装置注入电流波形畸变严重，导致绝缘电阻测量出现误差。

图1 不投励400rpm 时，注入电流波形

图2 投励1500rpm，注入电流波形

2.2.2 碳刷继电器电源电压低于额定电压 通过在现场外部施加不同电压等级直流电源进行试验，试验结果如下：①110V：波形中出现零值情况较多（见图3）；②125V：波形中出现零值情况较多（见图4）。

图3 外部施加AC 110V 接触力状态波形

图4 外部施加AC 125V 接触状态波形

结论：通过对在不同电压下注入波形进行对比，分析可见碳刷继电器电压使用直流125V 与使用直流110V 注入波形无明显变化，故所用电源电压低于继电器额定电压并非DMR 出现误报警的主要原因。

2.2.3 DMR 装置测量回路 ①静态下检查二次回路并紧固接线端子，校验举刷回路继电器、信号回路继电器，测量滑环与电刷间隙，检查电刷上与滑环接触面，进行滑环电刷接触电阻模拟试验，均未发现异常。②在盘车状态下（8rpm），将试验电阻箱串入信号回路（转子负极滑环回路），依次由大至小调节试验电阻，测量转子绝缘最小值，并测量信号波形记录，检测结果符合技术要求。③发电机1500rpm 状态下，进行1 分钟的转子绝缘测量，同时进行录波，测量结果合格。结论：通过上述试验，DMR 装置测量回路未发现异常，可排除测量回路导致装置报警的可能。

2.3 参考电站类似机组相同问题经验反馈

参考电站类似机组一次报警录取信号波形如图5。

波形图分析：从图5 上半部分可看出，除正常信号波形外，有较多的电流脉冲。图5下半部分为电流脉冲放大图，脉冲特征频率为25HZ，与转子转动频率一致，可看出信号电流间断后出现高幅值脉冲。电流间断及幅值很高的电流脉冲干扰了转子对地绝缘监测继电器的阻抗Z 测量及其数学运算，直接导致绝缘电阻R 测量不准确，表现为表计读数波动、测量值下降甚至出现报警信号。结论：经多次模拟试验验证，证实造成前述脉冲的直接原因为DMR 碳刷在滑环表面出现了跳动，即在碳刷脱离滑环表面时出现电流间断，再回到滑环表面时出现电流脉冲。

图5 参考电站类似机组一次报警信号波形

2.4 导致DMR 装置报警动作的直接原因 通过以上分析过程并结合同类汽轮发电机组经验反馈，可判定导致DMR 装置频繁误发报警的原因，即转子在额定转速下，DMR装置举刷过程中碳刷跳动导致注入电流波形出现畸变，从而使测量结果出现误差，导致装置频繁发出报警信号。

3 处理措施和纠正行动

在解决误报警问题前，临时退出转子接地保护跳闸段，将跳闸段改为报警，原报警段保留使用。经一段时间运行后，对励磁机滑环轴与支撑环的配合情况进行复查，验证其滑环轴偏心度是否存在变化，对滑环表面圆度进行检查，检查滑环表面是否存在椭圆现象。技术决策调整铜刷与滑环间隙及打磨其间接触面的可行性，由现有线接触打磨成弧面接触，以增加铜刷与滑环接触面积，改良接触条件。

4 经验反馈

关注励磁机滑环轴与法兰盖配合问题，防止滑环轴偏心运行，必要时通过在DMR 装置法兰盖与滑环轴之间加装单孔圆形垫片的方式予以处理。在停运发电机时，对滑环表面圆度进行检查，主要检查滑环表面是否存在椭圆现象，避免直接引起DMR 装置碳刷在举刷时跳动。在订货时要求供货厂家提供同型号运行机组转子接地保护及举刷机构的运行情况及数据，以便在分析比对时有参考依据。

5 结束语

分析可知，引起汽轮机发电机组DMR 装置频繁误发报警问题的原因是DMR 装置在举刷过程中碳刷跳动，导致注入电流波形出现畸变，从而使测量结果出现误差，最终导致装置频发报警信号。

[1]陈昆亮.汽轮发电机组状态监测与故障预警系统研究[D].华北电力大学，2012:25-26.

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[3]马孝栋，赵卫华，谈肇贤.600MW 汽轮发电机组调试中的振动监测与诊断[J].东北电力技术，2014（02）.