燈泡貫流式水電站勵磁系統(tǒng)問題分析及處理方法

1、燈泡貫流式水電站勵磁系統(tǒng)問題分析及處理方法    摘要：本文闡述燈泡貫流式機組的優(yōu)勢，指出了對燈泡貫流式機組勵磁系統(tǒng)存在的一些問題，并提出了相應(yīng)的處理方法。 關(guān)鍵詞：貫流式機組；勵磁系統(tǒng)；集電環(huán)；問題；處理方法 一、 燈泡貫流式機組的優(yōu)勢 1、技術(shù)優(yōu)勢 a. 流道型式好、尺寸小。 b. 能量參數(shù)大、效率高。 c. 機組尺寸小、重量輕。 d. 運行性能好、適用范圍大。 2、經(jīng)濟優(yōu)勢 a) 土建工程量少、投資省。 b) 燈泡貫流式機組屬低水頭機型,投建后移民少。 c) 燈泡貫流式

2、機組屬徑流式電站，有利于生態(tài)的發(fā)展。 二、存在的問題 三龍水電站裝有燈泡貫流式水輪發(fā)電機組2臺，勵磁方式為靜止可控硅自并勵。集電環(huán)、炭刷架位于燈泡頭，其中有一臺機組勵磁系統(tǒng)發(fā)生嚴重事故，兩組勵磁功率柜可控硅快熔保險熔斷，機組緊急事故停機。 事故發(fā)生后對機組的整個勵磁系統(tǒng)進行了檢查，發(fā)現(xiàn)兩組整流柜內(nèi)各分別燒毀了兩個可控硅，在滅磁開關(guān)出線端測量轉(zhuǎn)子繞組(帶勵磁電纜)對地絕緣為零。進入到燈泡頭內(nèi)檢查，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子集電環(huán)正負極表面遍布放電燒蝕的凹坑，目測個別位置可深達0.5mm以上；部分碳刷燒毀，刷握、彈簧等有不同程度的損傷；集電環(huán)至轉(zhuǎn)子繞組引線之間的導電銅棒外絕緣套管部分嚴重燒焦，有的位置完全剝落，兩根

3、導電銅棒也被燒熔了部分；大軸上纏繞的2玻璃絲繩也被燒黑。 三、問題原因分析 根據(jù)對集電環(huán)周圍設(shè)備的檢查情況，可以判斷出現(xiàn)問題主要是由于以下原因造成的。 2.1油霧影響 在集電環(huán)及碳刷架各導電及絕緣部分，發(fā)現(xiàn)有大量的油污，在燈泡頭底部，也有許多積油。檢查槳葉操作油管、受油器法蘭等部分有滲漏油現(xiàn)象。因此可以斷定，操作油管、受油器的滲漏油漏至燈泡頭底部后，在運行中機組的發(fā)熱量等因素影響下，揮發(fā)到空氣中，形成油霧，并沾附在集電環(huán)、碳刷架的導電和絕緣部分，在運行中很難除去，而且越沾越多。同時，也有一部分滲漏油沿著管壁等流到集電環(huán)及碳刷架上。 2.2炭粉影響 在正常運行時，碳刷和集電環(huán)之間會形成一道均勻、

4、適度、穩(wěn)定的氧化膜，這也是電機正常運行的個重要指標。但是在油污的作用下，這道氧化膜很容易就被破壞，接觸電阻增大，同時由于集電環(huán)表面光潔度欠佳，碳刷與集電環(huán)在運動摩擦的情況下，磨損較大，碳刷磨出來的碳粉四處飛灑，碰到沾在集電環(huán)及碳刷架上的透平油后就很難甩去，因此就越來越多，最終在集電環(huán)、碳刷架及機座、大軸之間沿絕緣套筒表面形成導電通路，造成短路事故，將可控硅等勵磁系統(tǒng)設(shè)備燒壞。 同時，由于巨大的短路電流的影響，在碳刷和集電環(huán)之間產(chǎn)生嚴重火花及放電飛弧，從而嚴重燒壞集電環(huán)工作表面及其他部件，直接導致刷握、絕緣套管、導電銅棒等燒熔燒壞。 四、處理方法 4.1集電環(huán)修復 集電環(huán)的處理是修復工作中最影響

5、直線工期的工作。由于燈泡貫流式機組結(jié)構(gòu)比較復雜，其集電環(huán)結(jié)構(gòu)是套筒式集電環(huán)，若按照常規(guī)的處理辦法，就需要先拆卸槳葉操作油管、受油器等，再將集電環(huán)拔出，在車床上加工以保證加工精度，滿足有關(guān)技術(shù)要求。但是這種處理辦法工作量相當大，所需時間也長，當時正值發(fā)電的黃金季節(jié)，在經(jīng)濟上將會造成巨大損失，對電網(wǎng)運行也有不利影響，同時，集電環(huán)和大軸之間的絕緣套也比較薄，單邊只有3mm，在拔出過程中也容易損壞，在當?shù)丶庸と狈Σ牧虾图夹g(shù)，向廠家訂購則時間過久。因此，經(jīng)過綜合考慮，決定采取現(xiàn)場修復的辦法來處理，處理工藝如下： (1)在集電環(huán)罩上根據(jù)C6146A普通車床刀架的安裝尺寸，用L40角鋼和12mm鋼板加工焊接

6、安裝支架，將C6146A車床刀架安裝于支架上面。將機組開啟空轉(zhuǎn)，在額定轉(zhuǎn)速(107.1r/min)下車削加工。由于集電環(huán)外徑為800mm，根據(jù)計算，車削速度稍高，而由于存在水力振動的因素，刀架和集電環(huán)之間相對振動較大，并且集電環(huán)擺度較大，所以進給量也相應(yīng)地要少一些，基本控制在0.1mm左右，切削液采用手工加注，直至集電環(huán)表面?zhèn)廴寇囃辍?(2)以400號水砂紙包裹在油石外面，裝在刀架上，同樣在空轉(zhuǎn)狀態(tài)下對集電環(huán)工作表面進行打磨作為粗磨工序。 (3)粗磨完畢后，繼續(xù)讓機組空轉(zhuǎn)，用油石直接對集電環(huán)工作表面進行精磨。 (4)由于現(xiàn)場條件所限，缺少表面粗糙度對比塊等量具，故以目測和觸摸的辦法鑒別其表

7、面粗糙度，通過與其他已知加工件表面粗糙度的對比，感覺應(yīng)不低于Ra1.6m。 (5)加工完成后，盤車檢查集電環(huán)工作表面擺度值，由于是采用現(xiàn)場車削的辦法，相對消除了機組集電環(huán)軸軸線偏斜的影響，因此最大擺度達到了0.1mm，比原來的擺度值0.2mm好了許多。 42可控硅更換 出于均壓、均流的考慮，兩組整流柜可控硅須全部更換，并經(jīng)監(jiān)測各項參數(shù)后配套使用。更換后進行小電流模擬試驗，檢查觸發(fā)角度、輸出波形正常。 43導電及絕緣部件處理 將兩條部分燒熔的與集電環(huán)連接的導電螺桿磨開焊口后拆除，按照相同尺寸用紫銅棒重新加工兩根，用環(huán)氧樹脂棒加工螺桿絕緣套安裝好后，檢查各接觸面回路電阻值，不得大于相同規(guī)格、相同導

8、電材料在相同長度下的電阻值，并檢查轉(zhuǎn)子電阻與原始值相比基本一樣。大軸上絕緣套表面重新纏繞2玻璃絲繩，并刷涂絕緣漆固化并加強絕緣。更換所有的電刷，必須在滑環(huán)上進行研磨處理，保證接觸面積。 五、總結(jié) (1)經(jīng)過處理后，開啟機組，并網(wǎng)帶負荷后增加勵磁電流到額定值，用紅外測溫儀檢測集電環(huán)工作表面溫度約為70，易于在集電環(huán)和碳刷之間形成氧化膜，效果良好。同時，由于集電環(huán)擺度值較小，故碳刷在刷握中的運行位移也較小，對恒定彈簧彈力、減小碳刷磨損效果更佳。 (2)貫流式機組由于結(jié)構(gòu)比較復雜，在集電環(huán)故障的情況下采取現(xiàn)場加工修復的辦法比較省時省力，與常規(guī)拆出加工的辦法比較至少可以節(jié)約10天的時間，大大減輕勞動強

9、度，減少大量的發(fā)電損失。因此，這樣的處理辦法為以后類似的故障搶修提供了一種很好的新思路。 (3)機組在運行中要注意加強維護，及時消除滲漏油，避免擴大故障范圍；對于集電環(huán)表面及絕緣部分，必須經(jīng)常清理，減少油污、碳粉的積累，完善集電環(huán)罩內(nèi)的吸塵裝置，避免發(fā)生類似事故，帶來不必要的損失。 （4）勵磁系統(tǒng)平時維護注意事項 勵磁回路中存在高電壓和大電流，灰塵附著電器及導電體表面增加了電壓閃絡(luò)導致器件損壞的危險，定期維護，使得這樣的危險大大減小。 在一年一次的維護工作中應(yīng)特別注意滅磁開關(guān)的維護。首先應(yīng)仔細檢查滅磁開關(guān)外表是否有污垢、外表損傷等。其次應(yīng)對經(jīng)常磨損的動觸點進行檢查。滅磁開關(guān)如果及少動作時，應(yīng)對

10、其進行分合操作，看看動作是否正常，防止意外卡住。 設(shè)備運行時，故障系統(tǒng)不停地對運行通道及備用通道進行故障檢測，甚至故障檢測系統(tǒng)本身也會受到監(jiān)測，但故障監(jiān)測系統(tǒng)不能保證監(jiān)測到全部故障，比如切換繼電器是否正常等，所以定期檢測設(shè)備仍然是必須的。 在定期檢查中，除了對裝置器件進行清潔或者重新裝配緊固器件外，還須進行下面描述的功能檢查。 功率整流柜中的空氣循環(huán)使硅組件表面易積聚灰塵，由于空氣流通也使其他電路中積聚灰塵。振動可能使端子連接處或其他有螺釘連接的地方松動。 1、 勵磁變壓器 在進行維護工作時，應(yīng)注意勵磁系統(tǒng)所處條件，不同的檢查、維護項目在不同的工作條件下進行：1、工作條件（1），關(guān)閉

11、勵磁裝置所有電源，切斷所有對外電氣連接；2、工作條件（2），只供廠用電和直流電；3、工作條件（3），開環(huán)試驗條件；4、工作條件（4），設(shè)備在運行中。 在工作條件(1)，用干布、真空吸塵器或壓縮空氣（壓力不能太大）仔細清除變壓器外表及導體連接處的灰塵，污垢等，不要使用任何溶劑型清潔劑。 2、 整流柜 在工作條件(2)或(3)，檢查風機的灰塵污垢，風流及噪音等，必要時對風機進行清潔。 濾塵網(wǎng)如果太臟則必須清潔或更換。 檢查散熱器的溫度（僅限于智能化功率柜）。在工作條件(4)，在一定的環(huán)境條件及一定的輸出電壓、電流下，觀察顯示的溫度值。如果溫度與以前記錄有明顯升高，則重復步驟2，然后在工作

12、條件(1)，對散熱器進行清潔：用毛刷、真空吸塵器或壓縮空氣（壓力不能太高），對其進行除塵、清潔。注意不能使用任何溶劑型清潔劑。 檢查觸發(fā)回路是否正常。正常運行時觸發(fā)回路由自動檢查回路在持續(xù)進行檢查監(jiān)視，所以只需在開環(huán)試驗時拔出一組脈沖插頭，模擬脈沖故障，檢測回路應(yīng)能正確檢測。 3、 滅磁回路與滅磁開關(guān) 在工作條件(1)檢查灰塵、污垢及觸點燒灼情況。用干布或毛刷清潔開關(guān)本體，打開滅弧室，檢查觸頭，如有燒傷，可用細砂紙對燒傷點進行打磨。在滅磁開關(guān)每次帶額定電流及以上電流分閘后，需對滅弧室及觸頭進行檢查，用壓縮空氣吹走弧室中的煙霧。同時觸點如燒損，則需進行打磨處理。 檢查螺絲連接處在工作條件(1)檢查銅排螺絲連接處，與可控硅跨接器（僅非線性電阻滅磁）的連接處螺釘是否緊固。 檢查由于贓物及螺絲松動帶來的絕緣問題：在工作條件(1)，需要的話可用一塊干布對連接處進行清潔。建議首次投運一年后對裝置所有螺絲包括接線端子進行緊固，以后這樣的操作以后可每隔四年進行一次。 4、 調(diào)節(jié)柜 檢查印制線路板是否清潔，在工作條件(1)，用壓縮空氣(壓力不能太高)清潔線路板。 檢查線路板上插拔元器件的管腳是否有灰塵，插頭連接處是否有灰塵。如果這些地方積聚灰塵、污垢，則