GEI 85803FRévisé en mars 2001

Remis en page, février 1992

GE Power SystemsAlternateur

Les présentes instructions n’ont pas pour ambition de couvrir tous les détails ou les variations de l’équipement ni de prévoir toutes les éventualités possibles auxquelles il faut faire face dans le cadre de l’installation, de l’exploitation ou de la maintenance. Si des informations supplémentaires sont nécessaires ou si des problèmes particuliers interviennent qui ne sont pas suffisamment couverts pour les objectifs de l’acheteur, la question doit être soumise à GE Company.

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Balais de mise à la terre d’arbre I. INTRODUCTION

Les balais de mise à la terre d’arbre sont livrés sur les unités turbo-alternateurs pour éviter d’endommager les paliers par des décharges électriques à travers des pellicules d’huile. En raison de l’épaisseur réduite de la pellicule d’huile, les paliers les plus sensibles aux endommagements sont les paliers de butée de la pompe à huile centrifuge (ou l’entraînement à vis pour la pompe à huile principale) ainsi que le palier de turbine. L’endommagement des paliers du turbo-alternateur principal, du joint d’hydrogène, des engrenages et d’autres équipements peut également intervenir et être prévenu par des balais de mise à la terre d’arbre. Des tensions arbre-terre interviennent de trois manières sur un arbre de turbo-alternateur. En premier lieu, une séparation de charge dans les étages à vapeur humide des turbines condensantes peut provoquer une accumulation de tensions électrostatiques (cc) entre l’arbre et les pièces fixes. En second lieu, sur les unités ayant des systèmes d’excitation statique, la sortie des redresseurs à deux alternances triphasée n’est pas du CC pur mais contient une ondulation 360 Hertz d’une amplitude appréciable. Dans certaines conditions, cette ondulation peut provoquer un écoulement de courants à travers le circuit capacitif se composant de l’isolation de champ, des pellicules d’huile de palier et de la capacitance distribuée des transformateurs et des redresseurs du système d’excitation. Pour finir, des asymétries dans le circuit magnétique de l’alternateur induisent une source raide de tension d’arbre entre les extrémités collecteur et turbine de l’alternateur. Des balais de mise à la terre d’arbre fournissent un trajet à faible impédance vers la terre de sorte que : A. Cela empêche l’accumulation de tensions électrostatiques. B. L’écoulement de courant dû à une ondulation de tension d’excitation statique se fait sans danger

vers la terre, contournant les paliers. C. Les balais mettent à la terre l’arbre au niveau extrémité turbine de l’alternateur, de sorte que la

tension venant de l’asymétrie magnétique n’a pas d’impact sur le palier alternateur de l’extrémité de turbine et sur les paliers de turbine et d’autres composants à faible dégagement.

GEI 85803F Balais de mise à la terre d’arbre

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L’ensemble balais de mise à la terre se compose d’un étrier soutenant un ou plusieurs porte-balais à pression constante ; il se trouve à l’extrémité turbine de l’arbre de l’alternateur. Il est à noter que le palier extérieur (et le logement de joint sur les alternateurs refroidis à l’hydrogène) sont délibérément isolés de la terre pour empêcher l’écoulement de courants dus à une tension dite « tension de boucle », venant de l’arbre et à travers les paliers qui peut être produite par des dissymétries mineures dans les lignes de flux du stator de l’alternateur. Par conséquent, les balais de mise à la terre ne doivent jamais se trouver sur l’extrémité externe de l’alternateur. Les balais utilisés dans cet ensemble de mise à la terre sont comme ceux utilisés sur des bagues de collecteur. Le support ou étrier doit être connecté électriquement à la même terre de station que les corps de turbine et d’alternateur. En fonctionnement, la tension entre l’arbre et la terre doit être contrôlée au moins une fois par semaine, pour assurer que l’ensemble arbre-balai de mise à la terre fonctionne correctement. La méthode pour contrôler la tension est décrite dans les paragraphes suivants :

II. INSTRUMENTATION Afin d’obtenir des données significatives, on doit utiliser des instruments à impédance élevée, de préférence ceux qui ont une impédance d’au moins un mégohm. L’objectif est d’empêcher de décharger la tension source à travers sa propre impédance interne. Des voltmètres électroniques, des voltmètres numériques et des oscilloscopes satisfont en général l’exigence d’impédance élevée. Une autre considération est la forme d’onde de la tension arbre-terre, qui peut s’écarter de manière très nette d’une onde sinusoïdale. Même dans les meilleures conditions, lorsque la tension apparaît sous forme d’une onde carrée de base, il peut y avoir des pointes de haute tension de l’ordre de microsecondes dues à la commutation du redresseur. Étant donné que même une pointe de tension de courte durée d’une amplitude suffisante peut initier le flux de courant à travers un palier, c’est la valeur de crête de tension, plutôt que la moyenne ou la valeur efficace qui est d’intérêt. À titre d’exemple, si la tension d’arbre est de 40 Volts crête à crête, une comparaison de la mesure des tensions d’arbre par différents instruments pourrait être typiquement comme suit : Oscilloscope 40 Volts crête à crête Voltmètre électronique ou numérique* 17 Volts crête à crête (voltmètre relevé de crête **) 6 Volts Ca, échelle efficace 1,4 Volts échelle cc * avec une impédance en entrée de un mégohm ou plus. ** voltmètre avec une fonction de mesure de tension de crête. Par conséquent le relevé pris sur un voltmètre à relevé efficace doit être multiplié par un facteur d’environ 7 pour avoir une corrélation avec la tension crête à crête observée sur un oscilloscope. Le facteur de 7 est probablement typique mais il peut être inférieur si la forme d’onde ne contenait pas de crête. On recommande, le cas échéant, un oscilloscope ou un voltmètre de crête.

III. PROCÉDURE POUR LA MESURE DE LA TENSION ARBRE-TERRE Le voltmètre ou oscilloscope doit être connecté en court-circuit à la terre sur une borne, l’autre borne étant connectée à une sonde isolée contenant un balai en métal-graphite ou bronze. Pour relever la tension d’arbre, appuyer fermement la sonde contre l’arbre en un point adjacent à l’ensemble de balais de mise à la terre mais de préférence pas dans la piste du balai de mise à la terre.

Balais de mise à la terre d’arbre GEI 85803F

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La composante CC de la tension arbre-terre est en général en dessous de 2 volts et cette composante CC n’est pas grandement affectée par le type de compteur utilisé. Veillez à connecter le compteur pour obtenir un relevé supérieur. La tension 0 à crête est du plus grand intérêt. Si la tension vraie 0 à crête est de 6 volts ou en-dessous, ceci indique que l’ensemble de balais de mise à la terre fonctionne de manière satisfaisante. Une tension 0 à crête supérieure à 6 volts indique qu’une maintenance est nécessaire.

IV. MAINTENANCE Chaque fois qu’une indication insatisfaisante est obtenue sur le contrôle de tension arbre-terre, prendre les mesures suivantes : A. Retirer les balais de leur support, l’un après l’autre. Nettoyer le balai et le support de sorte que le

balai se déplace librement. B. Gratter avec un couteau la face du balai pour retirer la glaçure. C. Utiliser une pierre de calage pour balai douce ou un morceau de bois avec un tampon de toile pour

retirer la pellicule de l’arbre en excès. D. Nettoyer les broches de contact du balai. E. Vérifier la force du ressort. Elle doit faire au moins 3 ¾ livres (1,7 kg) ; et, dans certains cas, on

peut même conseiller une force supérieure. Les machines utilisant un dispositif de surveillance de tension d’arbre doivent utiliser une force de ressort de 7 livres de ½ (3,4 kg).

F. Remplacer les balais avant que la queue de cochon ne soit en contact avec le haut de la boîte à

balais. G. Vérifier les traces de corrosion et d’endommagements sur la surface de montage de console. Si

besoin, nettoyer la surface. H. Dans le cas du remplacement du porte balais, vérifier l’entrefer entre le porte-balais et l’arbre. En

général, l’entrefer doit être ajusté à 0,12 à 0,25 pouces (3,0 à 6,4 mm).

Pendant les inspections de turbine, tous les paliers et les bagues de joints à hydrogène doivent être contrôlés de manière approfondie à la recherche de toute trace de piqûre électrique qui se présentera comme une surface gravée ou dépolie mais qui avec un agrandissement de 25x montrera de nombreux cratères ou piqûres individuelles. Au cours de l’inspection, les paliers de butée méritent une attention particulière. La quantité de conicité sur les paliers de butée à faces coniques doit être contrôlée avec un micromètre et une jauge d’épaisseur en plus de l’inspection visuelle à la recherche de piqûres. On peut obtenir une certaine idée de l’importance du maintien de la mise à la terre de l’arbre en considérant que l’on peut s’attendre à avoir une défaillance d’un ou plusieurs paliers en moins d’un an si la tension d’arbre peut augmenter à environ 50 volts 0 à crête. Si l’on réduit la tension arbre-terre, on augmente la durée de vie du palier et on peut s’attendre à ce que les paliers ne subissent aucun endommagement dû à des courants d’arbre, dans la mesure où la tension arbre-terre est maintenue à 6 volts 0-crête ou en dessous.

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