编号：AQ-JS-09272( 安全技术)单位：_____________________审批：_____________________日期：_____________________WORD文档/ A4打印/ 可编辑近尾洲水电厂发电机组转子绝缘低故障处理Treatment of low insulation fault of generator rotor in Jinweizhou Hydropower Station近尾洲水电厂发电机组转子绝缘低故障处理使用备注：技术安全主要是通过对技术和安全本质性的再认识以提高对技术和安全的理解，进而形成更加科学的技术安全观，并在新技术安全观指引下改进安全技术和安全措施，最终达到提高安全性的目的。
1引言近尾洲水电厂位于湘江中游，地处衡南、常宁、祁东、祁阳四县交界处，距衡阳市公路75公里，是湘江干流开发规划中的第五级电站。
近尾洲水电枢纽工程主要由大坝、发电厂房和船闸三大建筑物组成，水库总库容4.6亿立方米，正常蓄水位66米，坝顶高程76米，大坝全长810米，安装有三台由奥地利制造的灯泡贯流式水轮发电机组，单机容量为21.06Mw，总装机容量63.18Mw，设计年发电量2.92亿千瓦时。
是一座具有发电、航运、灌溉等综合效益的水电工程。
近尾洲水电厂发电机型号为SV628/80-155，额定转速75r/min，定子槽数480，转子磁极40对，额定电压10.5kV，额定电流1286.7A。
发电机冷却为具有空气冷却器的双密闭循环强迫通风冷却方式，即回流热空气由密闭循环冷却水冷却、冷却热风后的冷却水流经发电机表层冷却器由河水冷却后循环使用。
2存在的问题在机组运行过程中，1#发机组转子绝缘在运行过程中出现降低。
2009年2月中旬在机组维保中发现转子绝缘仅为0.2MΩ，随即进行了风洞内的全面检查。
检查发现组合轴承与大轴密封良好、未见明显渗油，在风洞内检查未见明显油痕；检查空冷器完好、未见渗水；风洞内干燥、停机加热器及除湿器工作正常；检查转子磁极，从外观检查未见有破损，但转子磁极和定子上的碳粉较多。
对磁极绝缘进行了分段测量，数据如表1，数据测量显示磁极整体绝缘偏低。
表1磁极绝缘测量表磁极绝缘值磁极绝缘值磁极绝缘值71＃～80＃0.8MΩ1＃～70＃0.4MΩ1＃～68＃0.4MΩ磁极绝缘值磁极绝缘值磁极绝缘值69＃～80＃1MΩ1＃～40＃0.5MΩ41＃～80＃0.5MΩ通过排查，排除了油、水对磁极的污染，碳粉对磁极的污染是造成绝缘降低的主要原因。
而后对转子磁极进行全面彻底地单个绝缘测量，并1#机转子磁极采用爱斯50带电清洗剂进行全面彻底的清洗，清洗后绝缘提高到4MΩ，但运行一段时间后绝缘又有所下降，后经多次清洗，转子绝缘仍然不稳定。
3原因分析近尾洲电厂发电机滑环室部分由滑环、碳刷架、刷握、碳刷、滑环室框架、观察板及滤网盖板组成。
在滑环室的底部有碳粉排出装置，碳粉排出装置由矩型吸风管道、过滤网、矩型离心风机组成。
在机组运行时，滑环与碳刷摩擦产生的碳粉通过离心风机的作用吸附至过滤网上，同时将空气排出。
在运行过程中，一些无法过滤的较细颗粒的碳粉将被排至空气中，而发电机风洞冷却系统密封存不严，如滑环处小轴与风洞挡板密封存在一定间隙，转子与挡风板存在较大间隙，空冷却器运行过程时，空气中悬浮的碳粉将被吸入风洞内，造成转子的污染。
转子因使用年限较长及其它原因造成绝缘材料有一定老化，当转子上碳粉堆积较多时，将出现绝缘降低。
4处理过程4.1处理方法对转子磁极绝缘进行处理可以恢复其绝缘水平，但是需重新拆装磁极，耗费大量人力物力，将导致弃水，影响电厂经济效益，且此办法治标不治本，碳粉污染的根本原因无法解决。
发电机冷却系统的封闭由于受机组设计及转动部件影响，已无法进行较大改进。
如将碳粉排出装置管路出口引向室外雨水廊道，将碳粉直接排出，则可消除二次污染，防止碳粉进入发电机风洞，污染机组转子磁极，如图1所示。
4.2理论计算灯泡头碳风排出装置风机型号：KD285/4/60/50,功率1.36KW，转速1280r/min,额定电流2.36A，最大排风量3750m3/h，全压500Pa，实际正常运行电流为1.5A；风机进风口滤网间加装了风压开关，压力设定为200Pa，即负压小于200Pa将出现滑环室气流量低报警；风机的吸风在排走碳粉的同时也将对滑环产生冷却作用，滑环室设了温度报警，55℃报警，60℃停机。
灯泡头至55米通风廊道总长为50米，如将风机出口直接引向室外，将导致风机全压大部分克服管路阻力，无法产生足够动压，最终将导致风机无法排出空气，因而需增一台风机与碳粉排出装置风机串联运行，提高全压，到达排风目的。
根据流体的连续性知，图中碳粉排出装置风机Ⅰ和室外风机Ⅱ两台通风机串联后，由流动的连续性可知，通过两风机的风量相同(忽略空气的压缩性及局部泄漏)，所以总特性曲线的压力和功率等于两通风机特性曲线在同一流量下的压力和功率的和，如图2所示。
图中风机I和Ⅱ串联后的总特性曲线I+Ⅱ中，A点的流量QA =Qa=Qb，全压PA=Pa+Pb，功率NA=Na+Nb。
当两风机的连接管道的阻力不能忽略时，Q—N曲线没有变化，Q—P曲线需要减去管道的阻力，如图3所示。
串联的总压力PA =Pa+Pb一Pc，即同流量下单风机压力的和Pa+Pb减去管道的阻力Pc。
[1]因而对于风机和管路的选择要充分考虑管路压力损失、风机特性曲线等关系。
选择合适的空气管路。
查表6-10[2]，管路属于微粉尘，其中管路既有竖管既有立管，最低风速不小于10m3/h[2]；风管选用PVC标准管，考虑到管路走向复杂、空间狭小，管路又要接近原碳粉排出装置出口尺寸，管路选用315mm*7.9mm，风量如按最大排风量3750m3/h计算，风速:v=Q/∏r2 =1.04/（3.14*0.1502）=14.7m/s。
管路总体压力损失计算风速:v=Q/∏r2=1.04/（3.14*0.1502）=14.7m/s直管压力损失:P2=L（λ/D）v2*ρ/2，总长L=50m，管径D=0.3m，空气密度ρ，取标准空气密度1.29kg/m3,均不考虑温度和海拔的影响，阻力系数λ，查表6-8[2]，取0.02，计算得P2=464Pa。
单个90度弯头压力损失:P3=λv2*ρ/2，弯头阻力系数λ，查表6-8[2]，取0.26，计算得P3=36Pa。
进风口变径处压力损失:P4=λv2*ρ/2，变径阻力系数λ，查表6-8[2]，取0.4，计算得P4=55Pa。
出风口变径处压力损失:P5=λv2*ρ/2，变径阻力系数λ（此处变径为估算），查表6-8[2] ，取0.47，计算得P5=64Pa。
管路总静压为P1=16*P3+P1+P5+P4+P2=1159Pa查阅风机手册，风机选用4-72-3.6A，其流量2664-5268m3 /h，全压1617-989Pa，额定功率：3.0KW，额定速度：2870r/min。
4.3改造及效果2010年8月份组织对碳粉吸附装置进行了管路改造，并对转子磁极用爱斯50带电清洗液进行了一次清洗。
风管路采用315mm*7.9mmPVC管，管路总长为50m，从灯泡头原碳粉吸附风机加装一个变径喇叭口（600mm*300mm—315mm）接上PVC管及弯头通至室外风机；新增加室外风机动力电源引自机组辅机动力屏内碳粉排出装置电源Q0012空开上端，在机组辅机动力屏内增设一个空开、一个空开辅助接点、一个交流接触器、风机启动条件为原碳粉排除装置启动的同时启动。
由于增加了辅助节点，在上位机可监视室外风机的启停状态，改造后测量室外风机电流为3.5A，室内风机电流为1.5A，碳粉排出装置前风压开关动作值达到了250Pa。
改造后对滑环温度进行了数据监测，与其它机组相比略有降低。
碳粉吸附装置管路改造后对转子磁极绝缘进行了跟踪检查，连续多次测量1#机组转子绝缘均维持在9MΩ左右。
表2转子绝缘测量表时间9.059.139.1609.199.2710.510.1010.13绝缘值（MΩ）159991010108时间10.1610.2310.3111.0711.812.0412.1312.23绝缘值（MΩ）1010137.581011105结束语经过对过碳粉排出装置的改造，1#机组转子绝缘偏低的情况得到解决。
由于近尾洲水电厂机组生产厂家为外方，厂家对关键技术进行了保密，因而如采取拆卸磁极对磁极进行重新维修处理，需厂家人员到场进行组织处理，花费将达到几百万元。
通过碳粉排出装置的改造，节约了大量资金，彻底的消除了污染源，提高了转子运行的安全可靠性。
此改造对同类型水电机组转子绝缘低问题有一定的借鉴意义。
2011年年初，电厂对其余两台机组2、3#机组的碳粉排出装置也进行了同样改造，改造后2、3#机组转子绝缘也有明显上升。
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