抽水蓄能机组转子一点接地故障分析及处理

王海龙，肖先照

(哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨150040)

抽水蓄能机组转子一点接地故障分析及处理

王海龙，肖先照

(哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨150040)

介绍了国内某大型抽水蓄能电站水轮发电机转子一点接地的情况，通过对故障进行描述、分析，对产生问题的结构部位进行改进，为今后类似结构的设计提供指导性意见。

抽水蓄能；水轮发电机；转子；一点接地

0 引言

大型水轮发电机转子励磁系统、励磁引线和磁极线圈形成一个闭合回路，此回路具有一定的绝缘阻值。当转子磁极绝缘损坏、励磁引线与金属接触或者有金属部件搭接磁极铜排线圈时，均会发生转子一点接地。转子出现一点接地时，励磁电流并未形成新的回路，机组的电磁场依然对称，机组还可以安全运行。若现两点接地情况，转子绕组或者半数磁极短路，会造成磁场不对称会导致机组强烈振动，甚至出现定转子扫膛的严重事故，因此机组在安装的时候对磁极的绝缘有严格的要求。励磁引线在设计的时候也有专门的绝缘设计规范，机组安装或者检修均需对转子做预防性试验，皆在保证转子绝缘的可靠性。本文通过介绍国内某大型抽水蓄能电站发电电动机转子一点接地的情况，对故障进行描述、分析和处理。

1 转子一点接地

国内某大型抽水蓄能电站，单机容量为250MW，转速为250r/min，磁极数为20。机组保护多次出现转子一点接地报警，根据保护装置显示，判断出现一点接地的部位在磁极线圈上。通过停机检查发现导致一点接地的原因均为磁极“T”尾调整垫条中间断裂(0.5mm厚垫条)搭接到磁极线圈上，接地情况如图1所示。

图1 垫条搭接铜排

2 磁极锁定结构方式

在分析此薄垫条如何从磁极“T”尾处甩出搭接磁极线圈之前，有必要了解一下磁极的锁定结构方式，见图2。每个磁极设置4个“T”尾，与磁轭上的4个“T”尾槽相对应，每个磁极在下端设置2个顶丝，对磁极起到支撑作用，将磁极在轴向上固定。每个磁极上下各2个楔形短键，与磁极上的楔形槽相配合，打紧楔形键将磁极在径向方向锁定。另外在磁极挂装和锁定之前，通过计算确定磁极“T”尾和磁轭“T”尾槽之间的径向间隙内放置薄垫条的数量。薄垫条厚度为0.5～1.5mm，目的是为了保证挂装磁极时保证转子圆度，磁极安装合格后将垫条折弯并焊接在磁极“T”尾铁心上，如图3所示。

图2 磁极锁定方式

图3 磁极垫条安装视图

3 一点接地故障分析

对拔出的磁极“T”尾处调整垫条检查发现，“T”尾处0.5mm和1.5mm垫条有的断裂了，有的延展变长了，垫条表面有磁极铁心冲片压出的锯齿状痕迹，如图4所示。

图4 磁极拔出后垫条视图

据此推断，磁极锁定不牢固导致磁极在机组运行的过程中与磁轭发生了相对径向位移，磁极铁心挤压磁极调整垫条，使垫条延展变薄。也不排除磁极圆周方向也有位移，磁极铁心冲片和磁轭对垫条摩擦，将垫条磨断。由于磁极垫条在末端是折叠成“L”型而后将小头焊接在磁极“T”尾上，调整垫条在磁极末端轴向有串出空间，最终垫条断裂串出搭接铜排造成转子一点接地。

造成垫条断裂原因有如下三点

(1)每个磁极是靠上、下各两个，总共4个短楔形键来固定，楔形键不能靠打键来固定磁极，仅用M12螺杆来顶死。

(2)安装的时候没有2mm的调整垫条，有的磁极“T”尾放入一根0.5mm和一根1.5mm的垫条，或单独一根0.5mm垫条，或两根0.5mm和一根1.5mm垫条。薄垫条容易延展变长，导致断裂。

(3)安装单位放入调整垫片不规范，同一个磁极发现“T”尾有放垫条和没有放垫条的。

4 处理措施

此转子一点接地问题原因明确，处理措施主要是从垫条处理上着手。

(1)小修拔磁极。将垫条断裂的磁极拔出，用2mm或者2.5mm厚垫条替代原先0.5mm和1.5mm薄垫条，总厚度不变。

(2)大修吊转子，在安装间完成所有磁极重新挂装，保证转子圆度的情况下重新放入3mm厚的垫条。在磁极垫条“L”处尽量往磁极中间方向焊接一段。最终采用强力金属粘接胶将垫条末端粘接在磁极铁心上，用撬棍是为了粘接的过程中让垫条与铁心贴死，使垫条不至于向下被挤压出来。

5 结语

此电站普遍存在的转子一点接地的问题，在目前的情况下是一个较为棘手的事情，处理起来工作量大，成本高，通过此项问题我们得到一些启示，在以后的工作中会采取更适合的方法解决此类问题。

(1)采用楔形键锁定磁极的结构，楔形键不能过短，根据结构尽量使用半长键或者通常键。

(2)调整垫条尽量采用厚垫条，如3mm垫条。

(3)垫条固定在磁极铁心上要牢固，防止脱焊。

(4)调整垫条的安装要求规范，需专门人员指导。

[1] 于洪波.水轮机接力器压紧行程试验与调整.防爆电机，2014.3.

[2] 魏玉国.水轮发电机用油及油雾问题分析及处理.防爆电机，2015.1.

[3] 刘德，杨向宇，陈权涛.汽轮发电机定子端部绕组振动问题研究.防爆电机，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

王海龙 男 1984年生；毕业于哈尔滨理工大学，现从事水轮发电机的设计工作.

2016-11-28