发电机转子导电螺钉松动故障停机分析与处理

孙国彬，朱 勇

(1.大唐淮北发电厂，安徽 淮北 235000;2.临溪中利发电公司，安徽 淮北 235000)

0 引言

发电机转子正常施加直流电压进行励磁，是建立发电机额定电压稳定运行的基本条件，转子回路一旦发生故障，发电机电压将产生较大影响，进而影响机组的稳定运行，笔者结合1例发电机转子事故进行分析，以期与读者共同提高设备运行管理水平。

1 事故过程与检查结果

2009年09月30日，某电厂1号发电机在运行中集电环的导电螺钉松动，导致接触电阻增大，出现过热引起弧光放电，造成导电螺钉烧损，机组紧急手动解列。

事故前工况:有功功率188 MW，无功功率76 MVAr，定子电流 7500 A，定子电压 15.84 kV，转子电压290 V，转子电流1578 A，主励磁机定子电压253 V，主励磁机定子电流1122 A，机组AGC投入运行。

2009－09－30－18:18，警铃响，1号发电机“A套调节器强励动作”、“发电机失磁保护动作”信号、“发变组保护屏失磁保护Ⅰ(失磁减载)动作”，“转子一点接地保护告警”、“发电机逆功率告警”，有功负荷下降至0。运行人员现场检查发现1号发电机转子集电环处冒烟有火花。18:23，手动解列发电机。

检查发电机转子励磁碳刷无过流、过热现象，刷架完好。用500 V兆欧表测发电机转子绝缘电阻为0 Ω。对刷架、碳刷及各部绝缘部分进行清理，再次测绝缘，仍然为0 Ω。对刷架拆除，进行解体检查，发现发电机转子正、负极集电环表面光滑，无过热烧伤痕迹，负极侧集电环导电螺钉烧损，风扇环负极侧根部有过热熔化痕迹。发电机集电环罩励磁机侧密封环与转子轴有摩擦痕迹，并且密封环的密封垫过热。风扇环护板负极集电环侧有熔化的金属颗粒，分析为导电螺钉熔化后，在高速旋转时甩到护板的侧壁上。转子抽出后，检查转子外观无异常、通风孔无堵塞现象。

2 原因分析

查看DCS记录，转子电压和电流在18:17:39之前运行正常，转子电压跟踪发电机出口电压调节转子(励磁)电流正常，定子电压稳定，励磁系统、发电机转子系统故障前一直正常运行。18:17:39，转子电流和转子电压开始摆动，此时定子电压基本稳定运行，造成转子电流和电压摆动的原因分析为:转子回路导电螺钉在集电环表面的压紧螺母松动，造成接触电阻增大，螺母与集电环接触部位开始发热，随着发热与氧化的加剧，最终导致螺母与集电环接触部位熔化(见附图片)。随着转子的高速旋转使熔化物在离心力的作用下飞出，熔化部位开始放电产生电弧，导致转子电流剧烈变化，为了维持出口电压稳定，调节器不断调节励磁电压以保持发电机出口电压的稳定。在这个过程中，随着励磁调节器的反复强励，重复着电弧的点燃与熄灭，发电机导电螺钉开始向转子内部熔化，当强励电压不能满足电弧点燃时，发电机开始失步，汽轮机转速开始上升，最终机械超速动作，关闭主气门，发电机进入逆功率状态。从发电机转子端部看到负极导电杆有过热迹象，导电杆绝缘已经严重碳化。见图1。

图1 转子导电螺钉烧损部位图

综上分析1号发电机在运行中集电环的导电螺钉松动，导致接触电阻增大、出现过热引起弧光放电，是造成此次事故的直接原因。

3 防范措施

(1)在大修中严格按照检修项目执行，保证检修质量，按照预防性试验项目，做好每一项试验，并做好记录。当直流电阻与出厂比较有异常变化时，对导电螺钉进行重点检查是否松动，同时导电螺钉锁片进行重新锁紧，保证锁片锁紧良好。

(2)在小修中增加转子直流电阻检测项目，如有异常对导电螺钉进行解体检查处理，同时对转子集电环导电螺钉进行检查是否存在过热现象，检查锁片完好且不能松动，保证锁片起到锁紧作用。

(3)加强技术监控管理，严格按照试验规程要求，对直流电阻进行对比分析，查找历次试验记录，并与其纵向比较，不放过任何异常数据，并详细记录试验结果。

(4)检修人员要加强集电环部位的测温工作，定期对集电环部位进行红外成像测温，机组启动后励磁电压、电流达到额定时进行一次红外成像测温，并做好记录。保存每月1日、15日的红外成像图像记录，记录中要有测量时的机组有功功率、无功功率、励磁电流、环境温度等数据，每月进行一次分析比对。

(5)运行人员要加强巡视，每2 h用红外测温仪测量集电环和碳刷的温度。明确要求集电环测量中间部位，碳刷测量刷辫与碳刷的结合部位，每班进行一次记录。发现温度异常立即汇报并通知处理。

4 结语

加强日常的检查维护工作是防止发生故障影响发电机正常运行的重要保障。