一起发电机转子滑环烧损事故的处理及防范措施

一起发电机转子滑环烧损事故的处理及防范措施刘玉喜(大唐淮南洛河发电厂，安徽淮南232008)[摘要]本文就一起发电机转子滑环烧损事故，简要分析了事故发生原因，针对性介绍了转子滑环事故后的处理经过，同时对类似事故提出了相关防范措施。[关键词]转子滑环烧损处理防范措施Abstract:Thispaper,basedononeburningdamageaccidentofgeneratorrotorcollecting_electrityring,analysisbrieflythereasonofthisaccident,introducethetreatmentcourseafterthisaccident,givethedefencemeasurestotherelativeaccidentsmeantime.Keyword:rotorcollecting_electrityring;burningdamage;treatment;defencemeasures1设备简介洛河发电厂#4发电机系上海电机厂在QFS－300－2型双水内冷和QFSN－300－2型水氢氢冷300兆瓦发电机的原有设计基础上进行优化的改进产品，型号为：QFS2－300－2型，于1999年投产。该发电机转子采用隐极式，主要由转子铁芯、转子励磁绕组、护环以及滑环、风扇等部件组成。该转子滑环材料采用40Cr2MoV合金钢，滑环内径为316㎜,外径为415㎜，硬度：HB=250～300，图纸代号：8EH·555·845。滑环和刷架上的电刷是将外界通入的直流电引入转子励磁绕组的装置，该滑环配套用电刷刷架系上海源盛机械电气制造有限公司产品，型号为：TSB300－B－JB，电刷采用的是适合高速汽轮发电机使用的电刷，牌号为S27，压紧电刷的恒有弹簧压力为1.2公斤。2事故经过2005年2月20日17：45，洛河电厂#4机组运行人员检查发现发电机转子滑环碳刷环火，机组12米平台上空出现耀眼的电弧亮光、空气中弥漫刺鼻浓烟，立即将有功由220MW降至165MW，无功由55MVAr降至进相运行，转子滑环碳刷环火处情况未有好转，15:52汇报省调、总调，17：55令#4机紧急停机。停机后检查发现，该发电机外滑环刷架严重烧损，刷架内40余只电刷、刷窝严重烧熔，绝缘环氧板炭化脱落，外滑环表面粘附大量熔铜颗粒并呈现几处因电弧烧灼形成的局部凹斑，电气测试转子绕组绝缘到零，进一步解体检查发现外滑环内圈局部烧蚀，滑环下环氧胶木筒局部炭化脱落丧失绝缘性能。3原因分析2005年2月20日上午，该厂电气检修人员对#4发电机转子滑环及电刷运行情况进行定期检查，红外点温计检测确认每块电刷与发电机转子滑环接触面温度均在50度左右，电刷外观及电刷导电铜辫绝缘套未见变色现象。下午运行值间交接班（四时左右）前，#4机运行当值人员对该发电机转子滑环及电刷运行情况进行了例行检查，检查记录标明设备运行正常。下午五时左右，运行当值人员再次对该上述设备运行情况进行了巡查，检查记录标明设备运行正常。17：45#4发电机运行人员发现该发电机转子滑环碳刷环火。该发电机转子滑环及电刷运行情况，在当日三次不同人员的检查中均未发现异常，事故发生前的最后一次检查距运行人员发现发电机转子滑环碳刷环火时间为45分钟左右，考虑事故发生滞后最后一次检查时间因素，基本断定该起发电机转子烧滑环事故从发生到恶性发展，时间大约为半小时左右。事故发生后，对发电机转子外滑环解体检查发现，该滑环下环氧胶木筒（该环氧胶木筒内径为300㎜，外径为316.6㎜，筒壁厚度为8.3㎜）存在大量电弧烧伤痕迹，环氧胶木筒多处炭化，其中边缘最深处2㎝炭化脱落，边缘3㎝处炭化绝缘丧失，炭化处离滑环上转子引线腰圆孔最近距离为7.5㎝，环氧胶木筒电弧作用下高温炭化以至局部脱落，是造成发电机转子引线及绕组接地的直接原因。旧滑环拆除后，对发电机转子引线及绕组重新测试绝缘，绝缘阻值为1.8MΩ（转子水回路存有少量余水），表明该发电机转子绕组绝缘情况良好，可正常使用。另外滑环套筒解体检查发现表面有3处较为集中的电弧烧伤区域。发电机滑环与碳刷接触产生火花，有机械和化学方面等诸多因素，按照火花划分等级，较小级别的火花允许存在，对发电机正常运行不构成大的威胁。此次#4发电机烧滑环事故，半个小时内设备由正常运行发展为恶性烧损，尤其从解体部件检查中，可判断此次事故由轻微火花开始形成环火最终演变成电弧，再由电弧造成滑环烧损，无论在时间上还是在损伤程度上，都不具备充分有说服力的解释。综合分析此次事故系突发因素造成发电机滑环与电刷接触严重不良，短时间内形成电弧，电弧高温作用，造成发电机转子引线与滑环绝缘急剧下降，在较短时间内造成发电机转子滑环烧损，机组非计划停役的发生。基于上述设备解体检查，并经过认真分析判断，可以得出，#4发电机在17：00以后运行期间，外滑环刷架内有电刷刷窝脱落现象发生，脱落刷窝卡在滑环上造成高速转动中的电刷对其持续放电，电刷温度急剧升高，造成电刷导电铜辫大量熔断、刷窝及炭刷烧熔，励磁电流对滑环、刷架持续放电，形成明显电弧放电现象，进一步造成外滑环局部烧蚀、外滑环下环氧胶木筒局部炭化脱落现象发生。4处理经过4.1旧滑环拆除。针对#4发电机转子滑环刷架及外滑环烧损严重现状，决定对该转子滑环刷架及外滑环进行更换，并由本厂检修人员对旧滑环进行拆除。拆除旧滑环过程中，转子盘车方式由连盘改为定盘，每20分钟转子旋转180℃。拆除旧滑环，首先取出滑环腰圆孔内锁紧斜锲。由于电弧高温作用，斜锲锁紧用止动螺钉局部烧熔，无法正常取出改用电钻打掉，在无专用取锲的情况下，采用应急办法，在斜锲上焊接螺栓，螺栓旋进一带内螺纹孔洞并支撑在滑环端部的钢板上，螺栓用螺母旋紧后，再用氧—乙炔焰烘把加热滑环表面将斜锲取出。取出斜锲后，上好专用夹具，行车调好中心，用烘把加热到焊锡熔化后，迅速用撬棒将滑环撬出并由行车吊走。由于此次滑环下环氧胶木筒烧结炭化严重，粘附在滑环上被一同取出（正常情况下滑环与环氧胶木筒依次拆取）。拆除旧滑环几点应注意事项：1）转子冷却水进水孔事先用洁净白细布蒙扎；2）烘把加热滑环时，旁边应备有防火器材，避免引发火灾；3）加热滑环操作后，应迅速用较大功率轴流风机对转子绕组引线进行强制吹风冷却。4.2新滑环安装。新滑环由上海电机厂人员进行安装。新滑环安装前，对转子引线根部进行了绝缘处理，用亚胺带在里面统包12层，再用无纬玻璃丝带统包1层，最外面用环氧粘合剂涂刷。按拆除旧滑环相反程序安装新滑环，新滑环安装后，对滑环套装处绝缘进行处理，包扎处先用带电清洗剂洗清洗干净，然后刷一次稀释的环氧粘合剂，用0.3×30mm无纬玻璃丝带在滑环套装处附近轴上顺时针包扎5层（从励端看），每包扎一层，刷一次环氧粘合剂，包扎完毕用碘钨灯烘拷，以使环氧粘合剂尽快固化。4.3试验及车磨。新滑环安装后，用洁净压缩空气吹净发电机转子回路余水，经绝缘测试合格合格后，对发电机转子绕组引及线进行交流耐压试验，加压2000V一分钟。为保证更换后的滑环及风扇表面光洁度合格，现场安装砂轮机进行车磨，考虑发电机盘车马达（型号：Y22M－6，30KW）转速较低，达不到车磨质量要求，决定用机组定子水冷泵马达（型号：Y22M－2，45KW）替做车磨电机。滑环车磨工作在盘车状态下进行，车磨刀架安装后，调整走刀与转子轴中心的平行度，然后用刀具粗车，最后装砂轮磨光，表面磨光后，再用三角油石条将螺纹槽两侧倒角，然后用金相砂纸磨滑环表面，以提高滑环光洁度。车磨结束后，表面粗糙度R0为0.20～0.05um,偏心度不大于0.02um，锥度与滑环直径差不大于0.15um。4.4刷架及电刷装复。由于此次发电机转子刷架、电刷严重烧损，需要进行更换处理。刷架装复时，先核对轴向位置，应与拆时位置相同。如电刷不在滑环表面的中心部位，须进行适当调整。刷架安装后，复装电刷，装复前，每块电刷均应检查电刷铜瓣是否正常牢固，接头焊接是否良好，铜瓣是否断股等。更换新电刷遇有卡涩者，可将刷块在纱布上檫几下到合适为止。电刷在刷窝内应有0.1～0.2㎜的间隙，上下活络无卡涩现象。恒压弹簧无过热变色、弹簧片断裂、严重变形影响压力现象。5防范措施针对此次发电机转子滑环烧损从而引发机组非计划停运事故，无论在制度管理上、技术监督上还是资金投入上，都应有采取严格防范措施以避免类似事故的重复发生。5.1结合机组计划停役，对每台发电机滑环、刷架进行全面检查，重点检查刷架内刷窝及其余紧固件的连接情况，及时消除存在缺陷；5.2联系省电科院、上海发电机制造厂等单位，咨询该型号发电机滑环刷架的安全可靠性，为进一步整改提供依据。5.3加大电气所属设备定期检查的力度，完善定期检查内容、扩大定期检查范围、缩短定期检查周期；5.4修订电气设备定期检查管理办法，加大对设备定期检查的督察力度、分析力度和考核力度；5.5将远红外热成像监测定为电气设备尤其是转动设备定期检查的必备测试手段，增强设备状况分析的全面性、时效性和科学性。作者简介:刘玉喜（1967.7－），男，淮南洛河发电厂电气分场