TBC-30型發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子直流電阻超標(biāo)的分析及處理
以吉林熱電廠3號機(jī)TBC-30型發(fā)電機(jī)為例，分析發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子直流電阻超標(biāo)的原因，闡述其在運(yùn)行中的危害性，結(jié)合實(shí)際檢修工作對問題處理作以總結(jié)說明。
關(guān)鍵詞 發(fā)電機(jī) 轉(zhuǎn)子 直流電阻
1 前言
吉林熱電廠3號發(fā)電機(jī)組于1957年投入運(yùn)行，產(chǎn)地為前蘇聯(lián)，型號為TBC-30型，冷卻介質(zhì)是氫氣，工作壓力為0.05ＭＰａ，有功功率是30000kW，定子電壓是6300V，轉(zhuǎn)子電流空載時為163A，滿載時478A，轉(zhuǎn)速為3000r/min，頻率50Hz，轉(zhuǎn)子線圈為Ｂ級絕緣，轉(zhuǎn)子線圈允許溫度為130℃。
測量發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的直流電阻的目的是為了檢查線圈內(nèi)部、端部、引線處的焊接質(zhì)量以及連接點(diǎn)接觸情況，實(shí)際上是檢查這些接頭的接觸電阻是否變化。若接觸電阻變大，則說明接觸不良。接觸電阻變小時，有可能發(fā)生線圈接頭發(fā)熱、接地放電和發(fā)電機(jī)跳閘事故。所以測量發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子直流電阻被作為發(fā)電機(jī)大修試驗(yàn)中的一個必須檢查項(xiàng)目。
2 問題的發(fā)現(xiàn)
在2002年3月15日進(jìn)行了3號發(fā)電機(jī)組的計劃性大修，在進(jìn)行發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子線圈直流電阻值測試時，發(fā)現(xiàn)此次測量結(jié)果不合格，在現(xiàn)行的ＤＬ／Ｔ596《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》中規(guī)定：所測結(jié)果與出廠時測量值相比較，兩者之間的差值不應(yīng)超過出廠測量值的2％。
3號發(fā)電機(jī)組大修開始后將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子抽出，立即對轉(zhuǎn)子外觀進(jìn)行仔細(xì)檢查未發(fā)現(xiàn)異常情況，之后對轉(zhuǎn)子進(jìn)行大修標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目檢查，結(jié)果都達(dá)到檢修質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。隨后進(jìn)行發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子直流電阻測試，其結(jié)果為0.41332Ω（環(huán)境溫度為28℃），換算到15℃時直流電阻數(shù)為0.39279Ω。發(fā)電機(jī)出廠時記錄的直流電阻值為0.3294Ω（環(huán)境溫度為15℃），兩者差值為0.39279－0.3294＝0.06339，與出廠時直流電阻的比值為0.06339÷0.3294＝19.2％，該值已超過2％，試驗(yàn)結(jié)論為直流電阻不合格。從測量結(jié)果分析此次直流電阻數(shù)值大于出廠時的直流電阻數(shù)值，判定為接觸不良。
3 危害性
接觸不良主要存在于線圈內(nèi)部、端部、引線處的焊接點(diǎn)以及連接點(diǎn)，如果這些地方出現(xiàn)松動，將直接影響絕緣質(zhì)量。當(dāng)發(fā)電機(jī)投入運(yùn)行時，轉(zhuǎn)子線圈始終處于離心力作用，并有一定的溫升。導(dǎo)致接觸不良點(diǎn)發(fā)生振動和位移，破壞線圈匝間絕緣和線圈對轉(zhuǎn)子大軸的絕緣，會發(fā)生轉(zhuǎn)子匝間短路和轉(zhuǎn)子接地故障。
3.1 發(fā)生轉(zhuǎn)子匝間短路時的危害
第一，振動增大。轉(zhuǎn)子繞組局部短路后，磁通減少，造成每極磁通分布不均和磁拉力不等，引起振動，振動頻率為100Hｚ。另外，短路線匝中流過的電流很小，兩部分繞組產(chǎn)生的熱量不等，造成熱膨脹不均勻，也會引起振動。
第二，影響發(fā)電機(jī)出力。部分線匝短路后，如果要保持發(fā)電機(jī)電壓和無功負(fù)荷不變，必須增大轉(zhuǎn)子電流，未短路的線匝由于電流增大，會引起繞組溫度的升高，發(fā)生變形。
3.2 當(dāng)發(fā)生轉(zhuǎn)子接地故障時的危害
發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生一點(diǎn)接地后，雖然仍能夠運(yùn)行，但不安全。因?yàn)樵谶@種情況下，若發(fā)生另一點(diǎn)接地時，即構(gòu)成了兩點(diǎn)接地，這時可能燒毀轉(zhuǎn)子繞組、鐵芯或護(hù)環(huán)，同時引起機(jī)組強(qiáng)烈振動和轉(zhuǎn)子軸磁化。
3.3 溫度升高時的危害
由于溫度升高會影響導(dǎo)電螺釘?shù)拿芊馓椎臍饷苄?，使機(jī)內(nèi)氫氣通過滑環(huán)導(dǎo)電螺釘處泄漏，遇明火將發(fā)生氫氣爆炸，十分危險。
4 原因分析
造成直流電阻不合格（接觸不良）的原因，主要有兩方面。
制造方面：制造工藝不良，導(dǎo)致線圈內(nèi)部的焊接點(diǎn)焊接質(zhì)量不合格；轉(zhuǎn)子線圈與導(dǎo)電螺釘連梁雨：TBC-30型發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子直流電阻超標(biāo)的分析及處理接緊力沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)生松動。
運(yùn)行方面：在電、熱和機(jī)械能等的綜合應(yīng)力作用下，繞組產(chǎn)生變形、位移。致使焊接點(diǎn)和連接處斷裂、磨損或松動。
5 故障點(diǎn)查找
查閱了以前的歷史測試記錄作以統(tǒng)計、對比，詳見表1。
對照判定以前大修中從未發(fā)現(xiàn)直流電阻不合格現(xiàn)象，查閱以前檢修記錄未曾對轉(zhuǎn)子進(jìn)行過解體檢修。用“由易到難”排除法推測故障點(diǎn)可能在勵磁機(jī)側(cè)轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)和風(fēng)扇之間的兩個導(dǎo)電螺釘處。為了證實(shí)推測的準(zhǔn)確性，決定采用“敲打法”測量和查找。
具體方法是：用紫銅錘對其中一個導(dǎo)電螺釘楔子進(jìn)行人工用力敲打幾次（注意不要同時敲打另一側(cè)的導(dǎo)電螺釘?shù)男ㄗ樱员銣?zhǔn)確判斷位置。當(dāng)測量結(jié)果仍然不好時，再進(jìn)行敲打另外一個），在敲打中進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果為0.3386Ω（25.5℃），換算至15℃時為0.3243Ω，計算如下：
結(jié)果小于2％達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)，但在敲打過程中所測數(shù)值不穩(wěn)定，上下波動，當(dāng)不敲打時，數(shù)值緩慢回升。從直流電阻數(shù)值變化的現(xiàn)象分析，判斷該處接觸不良，證明故障點(diǎn)就在此處，故障處的結(jié)構(gòu)圖見圖1。
6 檢修步驟及方法
a.勵磁機(jī)側(cè)轉(zhuǎn)子風(fēng)扇的拆卸，拆卸前應(yīng)先用鋼字號碼在風(fēng)扇和中心環(huán)對應(yīng)位置上做好記號，螺釘和螺孔也應(yīng)做好記號。將擋環(huán)上的螺釘從風(fēng)扇上退出，移走擋環(huán)，拆除固定風(fēng)扇的環(huán)鍵。在風(fēng)扇兩側(cè)的護(hù)環(huán)和滑環(huán)上應(yīng)用石棉布進(jìn)行包裹。然后用氧——乙炔火焰加熱風(fēng)扇環(huán)的兩側(cè)（圓周均勻加熱溫度為200～220℃），直到緊力消失。用紫銅棒輕敲風(fēng)扇環(huán)，把風(fēng)扇拆下。取下風(fēng)扇，用石棉布進(jìn)行全方位的包裹，使其均勻冷卻，防止變形。
需要注意的是，加熱時，不可把火焰直沖葉片，敲打時也不可碰傷葉片。拆卸后，要仔細(xì)檢查葉片有無松動、損傷和裂紋。
b.待轉(zhuǎn)子溫度降至室溫時，用專用工具將導(dǎo)電螺釘?shù)膲盒ㄗ訌牟壑型顺觥?
c.上層的彈性鋼片翹起，取出云母片絕緣板，露出馬蹄形絕緣蓋盒。
d.取出馬蹄形絕緣蓋盒，使連接螺釘?shù)穆菝甭懵对谕狻?
e.用專用工具將導(dǎo)電螺釘松開，并將其和平墊一同取出。
f.移走側(cè)面的絕緣套，將引出線片翹起。
取出連接螺釘后發(fā)現(xiàn)，平墊表面上有多處污點(diǎn)（安裝時有臟物造成的），并有少部分融化后的不規(guī)則形狀的錫塊。
處理方法：用專用工具將密封螺帽進(jìn)行加緊，用細(xì)砂布將6片引出線片表面、連接螺釘、平墊圈表面進(jìn)行仔細(xì)輕微的磨光，用吹風(fēng)機(jī)將其碎削清除干凈，并用分析醇進(jìn)行擦拭。使引出線與導(dǎo)電螺釘分離，分別測引出線到滑環(huán)的直流電阻和導(dǎo)電螺釘?shù)搅硪粋€滑環(huán)的直流電阻，數(shù)據(jù)分別為：0.3347Ω和0.0000887Ω，兩者之和換算到15℃時為0.32127Ω。直流電阻合格。進(jìn)行轉(zhuǎn)子打壓試驗(yàn)，將分析醇倒入密封墊圈周圍，確定無漏泄后，將按照以上步驟的b、c、d順序進(jìn)行回裝。再做一次直流電阻試驗(yàn)，結(jié)果為0.3348Ω（換算至15℃時為0.3213Ω），結(jié)果達(dá)到要求。最后將轉(zhuǎn)子風(fēng)扇恢復(fù)到拆裝前狀況。
7 結(jié)束語
隨著故障的消除得到以下經(jīng)驗(yàn)：在對導(dǎo)電螺釘進(jìn)行檢修時一定要施加足夠的緊力，回裝前注意清掃干凈，防止在發(fā)電機(jī)運(yùn)行時，由于轉(zhuǎn)子的高轉(zhuǎn)速離心力和振動，產(chǎn)生引出線與連線螺釘接觸不良，導(dǎo)致直流電阻不合格。
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