发电机转子一点接地故障处理

ＧＵＡＮＧＸＩＤＩＡＮＹＥ２００７．９（总第９０期）交流与探讨

广西电业

发电机转子一点接地故障处理

黄大健

（广西宜州水电厂，广西宜州市５４６３００）

［摘要］发电机转子一点接地是发电机一种常见的故障。本文针对一起误发发电机转子一点接故障信号的事件，分析处理故障的过程。

［关键词］转子；一点接地；叠加电源；故障处理

发电机组励磁保护越来越多地使用了微机型保护。本厂

的１ＧＳ－１ＴＭ发变组保护使用南京自动化设备总厂的ＷＦ－ＢＺ－０１微机型发电机变压器组保护装置，其功能包含有转子一点接地保护。原理是用叠加直流方法，叠加电源电压为５０Ｖ，内阻大于５０ｋΩ，利用微机智能化测量克服了传统保护中绕组正负极灵敏度不均匀的缺点，能准确计算出转子对地的绝缘电阻值，范围可达２００ｋΩ，保护动作延时１至１０秒。转子分布电容对测量无影响。发电机起动过程中转子无电压时保护并不失去作用。保护引入转子负极和大轴接地线。

１转子一点接地的危害

发电机的励磁绕组高速旋转极易发生一点接地故障。发生一点接地后，无电流流过故障点，不形成电流通路，无电流流过故障点，励磁电流仍保持正常，对发电机并无直接危害，但转子绕组对地已产生电压，当系统发生各种扰动时，电压可能出现较大值，极易造成另外一点接地，从而形成两点接地短路，一部分励磁绕组被短接，其后果是：（１）转子磁场发生畸变，力矩不平衡，引起机体震动，无功出力降低；（２）故障点流过很大的短路电流，接地电弧将烧坏励磁绕组和转子本体。接地电流可能使轴系和汽缸磁化；（３）转子本体局部通过转子电流，引起局部发热，使转子发生缓慢变形，而形成偏心加剧机体震动。

当一点接地信号发出，同时判断为永久性接地故障后，人为投入转子两点接地保护作用于跳闸，或者人为安排停机处理。

２实例分析及处理

发电机转子一点接地故障原因很多，不同的故障原因有不同的解决方法。如拉浪电站１号机组从２００２年１月以来，两年间多次出现转子一点接地故障信号，出现此故障信号时，维护人员用毛巾蘸酒精来抹转子滑环，但故障并不能复归。测量转子回路正对地为＋４０Ｖ，负对地为－３６Ｖ，正负间为＋７６Ｖ，正常时测量转子回路正对地为＋２９６Ｖ，负对地为＋２２０Ｖ，正负间为＋７６Ｖ，正、负极对地电位改变，但正负极之间电压差保持不变。之后有停机机会时，用５００Ｖ的摇表来测量转子回路对地绝缘，但电阻均大于５ＭΩ，说明转子并未真正接地。分别甩开转子、励磁功率柜，分段测量励磁动力电缆对地绝缘，并没有发现任何异常。每次发电机出现转子一点接地报警信号时，检查发电机运行正常，机组有功、无功功率和振动水平正常，励磁系统调节信号平稳，没有异常的波动信号，也没有其他的异常情况。

转子一点接地故障信号时有时无，虽然没有直接影响机组正常运行，不致于停机，但总是一个谜，需要解开。

经研究总结发现，每次转子一点接地信号出现时，都是厂用电４００ＶⅠ段切换到Ⅱ段后发生的，估计是切换厂用电引起的故障，决定用试验来证明。试验结果是：厂用电４００ＶⅠ段切换到Ⅱ段时，有时出现转子一点接地信号，有时没有出现转子一点接地信号，故障并不是稳定出现，虽然找不出规律，但总算找到了一点关系，往前迈了一步，将查找范围缩小了。经查看、分析１ＧＳ主励磁回路图、１ＧＳ励磁交、直流回路图，转子一点接地测量原理图等，绘制出图１。根据图１可知，１ＧＳ励磁调节柜的交流电源引自厂用电４００ＶⅠ段电源和１号机组励磁变压器１０３ＴＭ低压侧。其交流负荷有柜内的照明灯、励磁功率Ａ、Ｂ柜内的风扇，风扇使用的是三相电源，照明灯１ＥＬ使用的是单相电源。

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如图１所示，分析发现，转子一点接地检测装置叠加电源５０Ｖ加在Ｘ１∶９５和Ｘ１∶９７端子，Ｘ１∶９５接负极，Ｘ１∶９７接发电机大轴，由于励磁回路不接地，所以叠加电源５０Ｖ和励磁回路相互独立。利用Ｒ＝Ｕ／Ｉ公式就可以计算出转子对地电阻，１号机组转子一点接地动作原理是测量装置测得转子负极对地电阻小于５ｋΩ延时２秒就发出转子一点接地信号。励磁变为三角性接法，没有Ｎ线，厂用电Ⅰ段４００Ｖ有Ｎ线，励磁柜内有一２５Ｗ的灯泡（电阻为１９３６Ω）。１ＧＳ处于开机并网或空载状态时，如厂用电Ⅰ段４００Ｖ有电压，１ＫＭ闭合，

２ＫＭ断开，由于励磁回路没有接地，叠加电源５０Ｖ（＋）端不

能通过转子回路和５０Ｖ（－）端形成回路，只能通过大地和

５０Ｖ（－）端形成回路，所以测得转子负极对地电阻很大，没

有转子一点接点信号出现。如厂用电Ⅰ段４００Ｖ无电压，

１ＫＭ断开，２ＫＭ闭合。此时如１号机励磁调节柜门打开，１ＳＢ闭合，柜内照明灯亮。由于Ｎ线、发电机大大轴和地网相

连，假如励磁功率Ａ柜运行，则ＱＳ２１、ＱＳ２２、１ＥＧＳ闭合，叠加的５０Ｖ直流电源因为可控硅有触发脉冲而正向导通，就如图１虚线所示形成回路。就是叠加电源５０Ｖ（＋）端通过转子回路和５０Ｖ（－）端形成回路，此时测得的转子对地电阻实际上是照明灯１ＥＬ电阻加转子的电阻，接近１９３６Ω，小于整定值５ｋΩ而发出转子一点接地信号。

由于此故障发生条件非常隐蔽，在停机或空转时不会出现，在开机并网或空载时，厂用电Ⅰ段４００Ｖ无电压，并且

１号机励磁调节柜的柜门打开才会出现。做试验时，有时为

方便观察打开柜门，而有时将其关闭，故空载时切断柜内来自厂用电Ⅰ段４００Ｖ电源的空气开关时，故障时有时无。

图１拉浪电站１ＧＳ

主励磁回路改造前

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图２拉浪电站１ＧＳ主励磁回路改造后

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发现问题后，就有解决的方法了，就是避免叠加的５０Ｖ直流电源通过１ＥＬ、转子形成回路，将引自２０３ＴＭ的电源改为引自厂用电４００ＶⅡ段，故障自然就消除了，如图２所示。将回路进行改造，至今故障没有出现过，多年来的故障幽灵终于消失了。

３结语

发电机转子一点接地是发电机的一种常见故障。本文介

绍的发电机转子一点接地故障处理方法，可以为同行提供经

验及借鉴。