发电机集电环着火故障分析及防范措施

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1、维普资讯http://www.cqvip.com2007年2月Feb．2007第35卷第1期(总第188期)Vo1．35No．1(Ser．NO．188)发电机集电环着火故障分析及防范措施AnalysisofLighting——uponGeneratorCollecting——ringanditsPrevention徐景彪，贾振华，狄福仁。(1．吉林省电力有限公司电力科学研究院，吉林长春130021；2．大唐辽源热电有限责任公司，吉林辽源136200；3．大唐长山热电厂，吉林松原131109)摘要：针对发电机集电环着火这一严重威胁机

2、组安全运行的多发性故障．结合实际案例，分析了该故障的发生、发展过程机理，从技术上提出了防范措施，即在机组的DCS中．引入计算和逻辑判断，做一个针对集电环环火的告警组态，提前发现励磁碳刷环火，并及时通知运行人员。通过现场应用．效果良好。关键词：集电环；发电机；DCS；告警组态中图分类号：TM31l文献标识码：B文章编号：1009—5306(2007)01—0045—03发电机集电环装置是发电机本体的薄弱环节之磁电流：970A；励磁电压：160V。一，它将静止励磁电流提供给旋转的发电机转子绕1．2机组的励磁方式组励磁电流，结构为：集电

3、环转轴、刷握和刷架、集电自并励方式，微机励磁自动调节器。该系统具有环风扇及通风系统和电刷。因集电环着火故障而引毫秒级的电压、电流响应速度。起的机组非停事故在国内曾发生多次，吉林省最多时1年就发生了3起，而且事故后的恢复时间长，财2故障原因分析产损失巨大，因此对这类事故必须要严加防范。该机组是俄罗斯产进口机组，其制造工艺粗糙。1事件经过自投运以来，就存在励磁碳刷磨损量大的问题，年磨损量达200多块，而相同容量的机组，正常磨损量应2005年4月19日4时18分．某电厂运行中的不到100块。此次事故就是因为转子的励磁碳刷运2号100Mw

4、发电机，因集电环严重冒火，致使铜质行中先产生环火，由于发现和处理不及时，最终转化碳刷架全都熔化，被迫由运行人员紧急打闸停机，造成了发电机励磁回路两点接地，而被迫停机。可以把成非计划停运故障。在停机后对集电环部分解体检该故障按时间序列划分成3个阶段来描述。第1阶查发现：转子正集电环旁的风扇下边沿，靠近集电环段：集电环环火形成的初始阶段，时间约为14min；侧，有大面积被电弧烧损的痕迹；测量转子线圈对发第2阶段：集电环环火的发展、恶化阶段．时间约为电机大轴的绝缘电阻为零；在转子正极集电环下，靠1lrain；第3阶段：发生发电机励磁回路

5、两点接地至近风扇座侧，其绝缘垫的绝缘被烧坏，在所对应的发打闸停机阶段，时间约72S。电机转子的大轴上，被电弧烧蚀出一个轴向长×宽图1是DCS中记录的故障发生、发展和结束过×深(18cm×10cm×0．8cm)形状不规则的“坑”。程中相关参数的波形，图2是故障位置及等效电路1．1机组有关基本参数示意图。发电机转子线圈直流电阻：0．1452n(32C)；机组正常运行时，碳刷与集电环之间的接触电0．1710n(70C)。阻R。很小，可以忽略不计。故障前30rain，发电机2号机组故障前的主要运行参数：有功功率转子回路总电阻是0．165Q

6、，等值电路中的R一0；8OMw；无功功率5MVar；机端电压：10．18kV；励R，=R：CXD。收稿日期：2006—12—14作者简介：徐景彪(1958一)，男，高级工程师，现从事励磁及保护工作。·45·维普资讯http://www.cqvip.com维普资讯http://www.cqvip.com2007年2月吉林电力Feb．2007第35卷第1期(总第188期)JilinElectricPowerVo1．35No．1(Ser．No．188)图2故障位置及涉及范围等效电路,-I~意图(尺。+尺。)的电阻是0．266n，而弧光电

7、阻尺。要远小由于碳刷环火变大，使得励磁回路的总电阻增大，励于尺。，二者至少要差一个数量级，因此可以推断尺。磁电压会上升，所对应的励磁回路总电阻电阻曲线的电阻约为0．230n，R。的电阻是0．036Q。此时流就与励磁电压曲线的形状几乎完全相同。过B点的电流约为416A，这种状态持续了43s。最转子电压与转子电流的比值，机组在负载情况后短路点B在短路电流的作用下，烧蚀的面积进一下运行时，由于电枢反应电势的去磁作用，和转子线步加大、加深，最终转化成了近似于金属性接地，尺。圈温度等因素，使得励磁电压与励磁电流的关系是的电阻已趋近于零，这时

8、励磁电压就又下降了一个非线性的，而且发电机的负荷越大，则越大，偏差台阶，降到了210V。经推算，此时的电阻(R。+R。)△U也就越大。也就是说，励磁回路中的电阻不能用是0．093n，R。的约为0．070n，这时流过B点的电一个常数来代替。经统计大量