水电站电气一次设备维护与检修.docx
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水电站电气一次设备维护与检修
水电站电气一次设备维护与检修
一、检修维护中一般（检修试验）规程
二、水电站主要电气设备简介
三、水轮发电机检修维护
1、电刷维护检修
2、转子绕组受潮处理
3、转子接地的检修处理
4、转子绕组匝间短路的检修处理
5、水轮发电机定子线圈检修维护
6、水轮发电机预试
四、电力变压器检修维护
1、变压器油的处理
2、电力变压器油的补充
3、吸湿器的检修维护
4、套管末屏接地检查维护
5、变压器的预试
五、高压断路器检修维护
1、SF6断路器维护检查
2、SF6气体保存及补气、
3、密度继电器的动作压力值校验
4、操动机构检查
5、断路器有关预试
六、其它电气设备检修维护
检修维护中一般（检修试验）规程（注意事项）
（一）检修一般规程：
1、检修工作必须办理工作票，工作负责人逐项落实安全措施设备
2、拆卸前应对原始位置或重新编号，必要时记录在检修记录本上，装复时一般对记号安装。
3、在拆装或调试过程中要敲击零部件时（特别是较精密部件），不可直接敲打，应用铜棒或铝板等软金属垫之，以免损坏零部件。
4、检修中清洗电气零部件时，应用干净的白布或绸布，禁止使用面纱。
5、使用的橡胶圆盘根的接口斜度≯30度，并用502等胶水粘接牢固，安装时注意盘根的受力方向。
6、检修现场使用的行灯电源不得超过36V，在潮湿的地方不得超过12V.
7、现场使用的手持电动工具电源要装设漏电保护器。
8、打锤或时錾削金属时，周围严禁站人，錾削或打磨物件时应戴护目镜。
9、检修现场的工作人员必须戴安全帽，且服饰符合要求（其他方面安规有要求）。
（二）电气试验一般规程
1、工作负责人应由有试验经验及有工作领导能力的人担任。
2、工作负责人应针对本项试验工作编写详细的试验方案，并由班长及以上管理人员审核。
试验方案应含有以下内容：
试验目的、试验的标准，上一年试验值、试验接线图，采用的仪器仪表、相关计算及试验步骤、安全措施。
3、现场应由一人接线，另一人检查，相互检查无误后，再由试验负责人做最后检查。
4、高压连线尽量短，连接可靠。
5、试验设备和被试品该接地的地方应可靠接地，且要用专用接地线接可靠，接地线的装拆应按规定程序执行。
（接地线是试验中的生命线）
6、试验现场应装设遮拦和向外悬挂“止步，高压危险！
”的标示牌，并派人看守。
7、被试品不在同一地点时，另一端派人看守，并通知有关人员。
8、预试前被试品要擦干净。
9、工作中注意事项：
9.1、试验开始时，一切听从工作负责人指挥，不得单独进行工作。
9.2、经工作负责人同意后，操作人员在监护人员的监护下可以操作，加压过程中，应精力集中不得与他人闲谈，随时警惕异常情况的发生。
9.3、按试验方案中有关措施进行。
9.4、在高压设备耐压时，严禁突然加上全压（实验手册P57）。
变更接线时应先断开电源，对加高压直流测试电容性设备时要充分放电，方可进行。
9.5、工作中所拆出的设备接线，应做好可靠的标记，必要时作详细记录，以便恢复。
10、工作结束后注意事项：
10.1、先断开电源，然后放电。
将试验结果换算与方案中的所列标准比较，若不符合标准应查明原因，复测。
再不合格及时报告上级领导，要求提出处理意见。
10.2、若试验合格做以下工作：
10.2.1、试验人员拆除自装的接地短路线。
10.2.2、检查拆除被试品上的保险丝等裸露导线、工具和杂物。
10.2.3、认真核对，恢复试验前拆除设备连线（螺栓、紧固）
10.2.4、恢复试验前的设备状态。
10.2.5、做好试验记录（包括：
日期、项目、标准、测试数据、设备名称、环温、湿度、工作人员、工作负责人、仪器仪表型号及相关参数）
10.2.6、整理资料，按规定时间上交。
一、水电站的主要电气设备
1、生产和变换电能的设备：
如发电机、变压器等。
2、接通和切断电路的高低压电器设备：
如断路器、隔离开关、刀开关、接触器等。
3、短路和过电压保护装置：
如熔断器和避雷针
4、保护电器：
如保护用继电器和由继电器等构成的继电保护装置.
5、监测设备：
如各种电工测量仪表、互感器等。
6、自动调节设备：
如用于发电机自动调压的励磁装置。
此外，还有其它辅组设备：
如照明设备、深井泵电机等
一次设备：
直接生产和输配电能的设备
二次设备：
对一次设备的工作进行监视、测量、控制和保护的设备。
我们今天讲的主要是水电站电气一次设备维护与检修。
二、水轮发电机检修维护
ｆ＝ｐｎ／６０ ｐ：
极对数 ｎ：
转子每分钟的转速
断相继电器接触面＞75％
我们从头讲
1、电刷维护检修（p93教材）
机组运行时，电刷部分故障较多下面讲
1.1、电刷的更换。
当电刷磨损长度到刷握一半时，（但最短不应小于三分之一）就要更换。
一次更换的碳刷不应超过机组总电刷的三分之一，特殊可更换一半，但空转，然后宜带四分之一到二分之一负荷12小时。
还有就是运行中损坏的碳刷及时更换。
1.2、为了保证碳刷更换维护工作的正确性要求：
一当碳刷磨损到一定长度时应予更换。
二发电机碳刷更换维护前应准备以下工器具：
螺丝刀、专用扳手、酒精、00号细玻璃水砂纸砂纸、毛刷、白布等工具材料。
三更换碳刷时，要使其型号与旧碳刷相一致。
四、紧固螺丝时不宜用力过大，防止将螺丝损坏；五、检查碳刷在刷握内活动自如，弹簧应压在碳刷中心位置，压力正常。
六、碳刷接触面积应大于75%。
1.3、碳刷的打磨：
（1）更换的电刷要进行打磨。
电刷四周打磨：
打磨至碳刷在刷握内能上下自如（一般经验碳刷在刷握内与四周间隙均在0.1--0.2mm即可）：
如打磨过多，碳刷在刷握内晃动，易破损，还可造成接触面过小而发热，打磨过少时又容易造成碳刷膨胀后卡涩；
（2）接触面打磨：
打磨碳刷底部弧形要与滑环弧度一致，找一个直径与之相等的圆柱，在其上研磨、比较；（3）打磨好的碳刷放入相应的刷握内用手顶紧，检验接触面是否合适——直至接触面大于75%即认为合格。
（4）压力调整1.5—2kg。
现在碳刷压力基本不用调整，因为都是固定的，一搬上去扣紧就是。
（一般停机更换）；现在一般都是微机励磁，只有两个集电环上有电刷（轴上有一个保护用接地碳刷）、老以前还有励磁机碳刷多。
2、水轮发电机转子检修维护
2.1、（暂时不讲）测量转子绕组绝缘电阻（怎么测量、判断测量结果….发电机试验一起讲）
2.2、测量转子绕组的直流电阻（怎么测量、仪表使用、判断测量结果….发电机试验一起）P101教材
2.1、转子绕组受潮：
当测量转子绕组绝缘电阻小于0.5MΩ时，有可能受潮。
受潮烘干，方法加直流电，用万用表测排除金属性接地，才能加电流（如大修时吊出基坑时测有绝缘，经检修后测量绝缘达到要求、调入基坑，安装完后绝缘低，空转几小时绝缘马上就起来。
直流焊机（几十个KVA、输出1000A）、通入电流控制50％Ie电流
2.2、转子绕组接地的检修
2.2.1转子绕组接地的主要原因：
（1）运行过程中集电环套管有积灰、油污、受潮、破裂等
（2）转子绕组过速时励磁绕组因离心力作用发生晃动，使内绝缘擦伤；（3）转子产生的高温导致绝缘老化；（4）引线绝缘破损（5）极间连接引线与风扇相擦，造成绝缘损坏；（6）励磁回路功率柜、FMK开关等其它部位发生接地（7）设计制造方面存在缺陷
2.2.2接地的危害：
发生一点接地后，虽然认可运行，但不安全，如在此基础上发展成为两点接地，那么可能将烧损转子绕组、铁芯等、同时引起机组振动，所以必须进行处理。
转子绕组接地要有针对性查找故障点。
停机检修处理。
一般先分段、由简到难（功率柜、FMK开关、滑环、引线、绕组、）★当然，查找故障应从最简单直观的方法做起
2.2.3、（P101教材）寻找转子绕组接地方法：
（1）电压降法：
在滑环上接上直流电源，使绕组中通过直流电，测定正负滑环对转子本体及正负滑环间的电压，计算绕组故障电的位置。
L+＝U1/U1+U2*100％、L-＝U2/U1+U2*100％L1=L+*L∑L2=L-*L∑
（2）直流电压表法….（3）加不大于200V交流电在绕组和本体间，烧穿，注意加限流电阻，短路电流10A左右，以免烧坏铁芯。
有时是细小的金属搭桥接地，一加电流，就把桥路烧断，绝缘恢复，我在5级电站50MW机组检修中就处理过类似故障。
（4）二分之一法，一半一半分段查找（针对软接地）。
我厂5级电站50MW机组增容甩负荷，转子绕组极间连线变形接地，处理：
固定引线线夹间隔长、包扎绝缘。
我处理的红枫电站电站10MW机组运行中，转子绕组一点接地接地，检查发现转子引线绝缘老化，（设备定期检查、试验、轮换制）
转子接地处理实例
1. 发电机保护转子接地保护概述
1＃水轮发电机组保采用南瑞自动化厂生产的DGT801微机型保护装置,转子一点接地保护采用“注入直流”并“切换采样”式原理，实时计算出转子接地电阻，并可显示。
这种原理在转子整个大轴上的灵敏度均等，当转子未加励磁电压时也能监视转子绝缘。
该保护动作灵敏、无死区。
保护的输入端与转子负极及大轴连接。
动作定值
名称及代号
动作电阻
Rg1
动作电阻
Rg2
动作时间
t1
动作时间
t2
整定范围
0.1～50
0.1～50
0.1～100
0.1～100
单位
KΩ
KΩ
S
S
2. 异常情况
1#机并网运行，上位机报“1＃机转子一点接地故障”复归后正常，半小时后再报同样故障，不可复归，检查当时负荷为30MW，电压电流均正常，励磁回路外观检查未发现异常，一小时后向调度申请停机处理。
当1＃机空转时信号也不能复归，停机后信号可复归，摇测转子绝缘大于5MΩ,维护人员对碳刷进行处理，对集电环进行清扫后，转子绝缘为50MΩ,其它外观检查未发现异常，随后1＃机开机空转，当转速达到80％时，转子一点接地信号又报警，仍不能复归。
3. 原因分析
根据上述异常现象，结合我们以往处理转子接地故障的经验，初步分析认为，原因可能有下列三种1、转子接地保护装置异常引起;2、转子磁极外围设备（含功率柜、FMK开关、转子滑环碳刷、转子引线等）故障引起;3、转子磁极内部存在接地现象。
结合前面检查分析，认为转子磁极内部接地可能性较大，机组当转速达到80%时报接地信号，也有可能机组内部受转动离心力的作用，而造成接地现象。
4. 现场检查、试验及处理
首先检查保护装置接地（大轴）碳刷，固定可靠，接触良好，并进行清洁，排除了因接地碳刷固定不稳定或沾上油污引起接触不良而造成的“假接地”。
随后对空转机组摇测绝缘进发现转子绝缘为零，确实存在接地现象，排除了保护装置异常而引起的误信号,那只有机组内部故障而造成的。
机组停机对其内部进行外观检查，尤其是对励磁引线重点检查。
接着对转子磁极外围设备（含功率柜、FMK开关、转子滑环碳刷、转子引线等）进行认真检查，转子回路整体外观无发现明显接地现象及局部放电痕迹，磁极连板紧固，与挡风板没有划伤痕迹，也无松动情况，气隙内无明显划伤痕迹，也未发现内有异物。
对转子滑环、碳刷、刷架进行吸扫，并对励磁引线进行详细检查，均未发现异常，发电机内部引流板固定可靠，接头牢固，再摇测转子绝缘大于100MΩ,再进行开机试验，同样当机组转速达到80%时报接地信号，不能复归。
我们一致判定是磁极接地，而且是非金属性接地，故障原因有两个1、磁极内部绝缘有问题，可能是其制造安装工艺质量造成2、磁极松动，当机组转动后受离心力的作用而造成。
机组共有56个磁极，采取排除法进行逐个磁极检查，首先对半排除在42号和14号磁极联板处断开，对机组开机试验，在引线处摇测转子绝缘大于100MΩ，即故障点说明在14号至42号磁极内，再停机后将42号和14号磁极联板进行联接，再对23号联板和37号联板处断开,开机后发现正极对地绝缘为零，负极正常，即接地点在14号至23号磁极之间，经过反复开二分之一对开断、停机试验，最终确定接地磁极为17号，将此磁极断开后，开机绝缘正常。
对17号磁极进行检查，均未发现异常，摇测其绝缘也正常（停机），表面有一些油污（由于机组发导轴承漏油造成，其它磁极均有油污），用高压风进行了吹扫，表面用酒精进行油污清理，再将磁极联板联接后开机，转子绝缘均为零。
确定其内部故障，于是决定更换磁极。
对17号磁极吊装至安装间，用1000V摇表测其绝缘也均正常。
检修人员严格按照规范对其重新进行绝缘处理，并进行试验耐压及直流电阻测试，各项测量试验数据正常，回装后解除安全措施，开机试验，转子接地现象消除，机组并网发电运行正常，再也没有出现一点接地现象。
我们可以借鉴下这种方法。
从这次水轮机发电机转子动态接地故障的处理过程来看，由于转子磁极制造、检修安装工艺质量不高，加上机组内部漏油，易在转子磁极上形成油污，转子磁极在旋转过程中受离心力及电磁力、机械力引起振动的共同作用下，造成磁极松动，绝缘损坏后产生接地故障。
这种动态接地故障与磁极旋转有关，静止状态下接地消失，这就给故障点的查找和处理增加了难度，这种转子故障案例也比较罕见.
2.3、转子绕组匝间短路的检修（
2.3.1危害：
励磁电流增大、出力降低、机组振动增加等现象
2.3.2产生转子绕组匝间短路原因：
一个是制造方面：
故意不良：
下线整形损伤间短绝缘、或绝缘材料中的金属颗粒刺穿了绝缘造成匝间短路。
一个是运行方面：
在电、热、机械等综合应力的作用下，其绕组变形、位移，致使绝缘断裂、磨损、脱落或脏污等引起匝间短路
2.3.3转子绕组匝间短路的处理方法
（1）直流电阻比较法
（2）交流阻抗和功率损耗法，注意同环境：
基坑、吊出不一样；（3）阻抗压降法、（4）匝间压降法（通直流电，测量匝间电压降，短路匝的电压降则明显下降）
仔细讲一下
（1）、（3）、（4）教材102
3、水轮发电机定子线圈检修维护
3.1、简单讲一下定子线圈绝缘局部处理。
（1）绝缘等级的划分：
根据不同绝缘材料耐受最高温度的能力，分7个等级。
也就是我们平常讲的Y、A、E、B、F、H、C级（提一下黑绝缘、黄绝缘）
级别
绝缘材料类别
极限工作温度
Y
木材、棉花、纸、纤维等天然纺织品；以醋酸纤维和聚酰胺为基础的纺织品；易于热分解和熔化点较低的塑料（酚醛树脂）
90℃
A
工作于矿物油中的Y级材料
用油或油树脂复合胶浸过的Y级材料漆包线漆布、漆丝的绝缘及油性漆、沥青漆等
105℃
E
聚酯薄膜和A级材料复合、玻璃布、油性树脂漆；
聚乙烯醇缩醛高强度漆包线、乙酸乙烯耐热漆包线
120℃
B
聚酯薄膜、经合适树脂粘合式浸涂覆的云母、玻璃纤维、石棉等制品；聚酯漆、聚酯漆包线
130℃
F
以有机纤维材料补强和石棉带补强的云母片制品、玻璃丝和石棉、玻璃漆布、以玻璃丝布和石棉纤维为基础的层压制品
以无机材料作补强和石棉带补强的云母粉制品；
化学热稳定性较好的聚酯和醇酸类材料、复合硅有机聚酯漆
155℃
H
无补强或以无机材料为补强的云母制品、加厚的F级材料、复合云母、有机硅云母制品、硅有机漆、橡胶聚酰亚胺复合玻璃布、复合薄膜、聚酰亚胺漆等。
180℃
C
不采用任何有机粘合剂及浸渍剂的无机物，如：
石英、石棉、云母、玻璃和电磁材料等
180℃以上
（2）常用的环氧粉云母带（B级）耐压值|：
40MV/m、那么0.14厚的的云母带可以承受0.14*0.001*40*1000000=5600V耐压、考虑其安全系数，基本上一层1000V
（3）线圈局部处理简单介绍
在槽中绝缘损坏我们处理不到，但向槽外的：
线圈引线、端部、汇流排、过桥线、甚至端部短路引起的绝缘损坏，我们是可以修复的。
用到的材料：
（环氧粉云母带、火焊、磷铜焊条、砂布、甲苯等）削锥度、包扎层数（玻璃丝带打底）、刷漆、烘干、试验
（3）检修规程p176---9.9.1、9.10---9.12
3.2、定子线圈的干燥
下列情况需干燥才能投入运行：
（1）大修中更换线圈；
（2）停机时间长绝缘电阻低吸收比小于1.6；（3）线圈有明显的凝露现象_--举例修文电站发电机
3.3、定子线圈干燥的常用方法：
（1）三相短路干燥法（短路板接在发电机出口开关的下侧、、机组转子完好、能加励磁、发电机机械部分完好，具备开机条件。
微机励磁转子中电流怎么加？
查资料）、
（2）外部通直流电干燥法（线圈串联）。
简单介绍方法（接线）设备（焊机、变阻箱等
定子线圈干燥注意事项：
开始电流200A，逐步加大，温升控制在3～5℃/h,热风温度最高不超过70℃、2～3h打开风盖2～3分钟排潮气、温度65℃以后每4小时测量一次绝缘电阻R60/R15＞1.6并且连续4次测的数据稳定不变，即为合格。
有时外部加无名火电炉辅助、加篷布盖上（转子吊出时）
3.4、工作人员进入发电机内工作注意事项
在检修中发电机风洞可设专人管理。
进入发电机的工作人员须将衣袋内的物品取出，特别应防止带有金属的物品如钢笔、打火机、钥匙等携人发电机内。
对必须带入发电机内的物品、工具逐一进行登记，工作完后核消，严格执行登记制度。
开启人孔门时要防止螺丝、螺母掉人机内。
进入发电机内部严禁穿钉子鞋等硬底鞋，严禁踩踏或吊攀线圈、引线，以免损坏绝缘。
在发电机内有动火的工作，还应按动火工作的规定进行管理。
机内工作防范的重点是防止物品遗留在发电机内，这方面的反面例子在发电机的检修中是很常见的。
一般发电机内部工作至少需两人在一起。
东风电厂就发生一次遗留一把扳手在内、造成打坏线圈端部多只的事故。
4、水轮发电机试验P111—P115教材、部规P7—18
发电机试验项目很多，我只介绍检修中常使用的：
4.1、绝缘电阻及吸收比（定、转子）
4.2、直流电阻（定、转子）（线圈处理后接头的接触电阻p388试验方法）
4.3、直流耐压及泄漏电流（先不讲该公式，提一下有谁知道？
低压侧电压的换算Umax=√2KU、K互感器变比）p20实规程
4.4、交流耐压
三、电力变压器检修维护
1、电力变压器的维护检修项目
（1）潜油泵、净油器、冷却器、风扇电机、瓦斯继电器检查、检修等。
（2）清扫变压器外壳、套管（油位）、冷却装置，并处理渗、漏油，必要时补漆。
（3）检查呼吸器、净油器，更换干燥剂（硅胶）。
（4）检验或更换温度计。
（5）检查分接开关，并做传动试验（最好不动）。
（6）检查或处理防爆管（压力释放器）、油位计、必要时检查处理油枕胶囊。
（7）各侧引线拆接，检查引线接触面
（8）检查或处理发现的能及时处理的各类缺陷。
（9）进行规程规定的测量和试验
2、变压器油的处理
讲一下变压器有的标号意义10#、25#、45#
讲一讲油处理教材p133、p135
提问变压器有作用？
油的介质强度（击穿电压）部规P102
投运前：
15--35KV≥35KV、66KV--220KV≥40KV
投运后：
15---35KV≥30KV、66KV--220KV≥35KV
电极距离2.5mm、5次平均值
微水
投运前：
66KV--110KV不大于20mg/L
投运后：
66--110KV不大于35mg/L
3、电力变压器油的补充
讲一讲滤油、油的储存管理、补油步骤、新方法、假油位判断
5、吸湿器的维护
6、套管末屏接地检查维护
变压器套管末屏，事实上就是套管纸质绝缘最末（最外）一层的引出接地端。
运行中必须接地，在套管进行电气高压试验时，应打开末屏端，以测套管绝缘的泄漏电流及绝缘情况。
记住：
测试结束后必须恢复末屏端的接地。
末屏端不接地危害：
放电、甚至套管爆炸事故。
为什么讲末屏端接地？
2008年9月中旬，某单位发生了l台330kV变压器损坏事故，原因是330kV高压B相套管末屏接地装置在结构、装配及制造工艺方面存在缺陷，导致导电杆与末屏接触不良，造成低能量局部放电，进而引发套管爆炸。
外置式（通过外部接地装置接地）末屏接地引出线穿过小瓷套通过引线柱（螺杆）引出，引线柱对地绝缘，外部通过接地金属连片或接地金属软线、接地金属连接装置（部分新型结构）等与接地部位底座本体相连。
当我们在停电检查或试验中拆卸接地金属连片时容易造成引线柱（螺杆）转动，内部末屏接地引出线受力脱落，造成末屏未可靠接地;还有就是接地金属连片由于经常拆卸引起金属连片受力开裂折断;另外大修中对变压器及套管进行喷漆，造成接地金属连片或接地金属软线不能可靠接地。
对外置式的套管末屏接地方式，在检查或试验中，如发现接地螺栓锈蚀，应进行除锈处理。
拆卸螺栓时一定要避免用力过大，防止螺杆受力产生转动;对接地金属连片检查时，注意观察是否有断裂;对变压器和套管喷漆时，对末屏接地处金属部位不进行喷漆或对已喷漆的金属表面进行工艺处理
现在新出的变压器套管末屏接地方式是，带外罩，拧紧时内顶针压弹簧就接地。
7、变压器的预试
教材P141、厂规p12
四、高压断路器检修维护
（1）SF6的检查维护
SF6气体压力值是否正常、SF6断路器的各部件及管接头正常、检查高压瓷瓶无裂纹、放电、赃污、设备线夹、接线板无过热、分合闸指示正常等。
下面讲下SF6断路器的定期维护
（2）SF6气体的维护管理（厂规P37）
SF6气体的微量水测量。
3年1次运行中300ppm、大修150ppm
装在钢瓶内的新气体（液相取样分析）按我国试行标准，含水量在80ppm以下，半年检验一次。
（3）密度继电器的动作压力值校验
校验密度继电器第一报警、第二闭锁值是否正确，发现问题及时处理。
（专业分场做。
）
SF6气体压力值低进行补气，根据制造厂标准补气。
补新气要检验合格。
用检漏仪检漏：
允许年漏气率应不大于1％，一般6—7年补气一次。
断路器瓷套的外观检查
（4）操动机构检查：
轴销、开口销完好、活动部分灵活无卡、紧固部分无松动垫片螺母等齐全、弹簧操作机构弹簧无损伤变形锈蚀、连接转动部分加润滑脂。
（5）辅助开关开关各触头检查
（6）断路器有关试验。
p36厂规
包括：
绝缘电阻的测量、每相导电回路电阻测量、分、合闸时间及同期性测量、操动机构的试验、分、合闸线圈绝缘电阻及直流电阻、传动等。
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