发电机出口断路器内电容器渗油故障分析处理

发电机出口断路器内电容器渗油故障分析处理

摘要：本文主要描述某电厂1000MW机组发电机出口断路器内电容器渗油导致

发电机定子接地保护动作停机的处理经过与原因分析，并提出相应的建议。

关键词：发电机断路器电容器

一、引言

发电机出口断路器安装在发电机和主变压器之间，作用是隔离发电机故障、

进行发电机启停并网运行操作。由于发电机额定电流大，出口断路器和普通断路

器有所不同，主要是切断电流大、故障时直流分量较大，要求动作时间短。一般

采用两断口结构，可有效降低断口灭弧电压，但有时两个断口间电压分布差别较大，为使两个灭弧室的灭弧条件基本相同，使各断口均衡、合理地快速灭弧，常

常在两个灭弧室外侧分别并联一个均压电容，以使每个断口上的电压分布接近相等，同时还可以降低恢复电压的上升率，可改善灭弧室的工作条件，大大提高了

断路器的灭弧性能。

二、电容器结构

电力电容器按作用分主要有并联电容器、串联电容器、耦合电容器、分压电

容器、均压电容器、滤波电容器、脉冲电容器等。均压电容器主要由芯子、外壳

和出线等几部分组成，用金属箔与绝缘纸或塑料薄膜叠起来一起卷绕，经过压装

而构成电容芯子，并浸渍绝缘油，外壳用密封的钢板焊接而成，装有出线套管，

充绝缘油。

三、故障情况介绍

1、事故前工况

机组有功功率9805MW，无功功率105MVar，机组协调投入,主蒸汽压力24.65MPa，主蒸汽温度598℃，再热蒸汽压力4.4MPa，再热蒸汽温度596℃，给水流量2890t/h。发电机定子电压26866V，定子电流21758A。

2、事故经过

机组正常运行中，DCS来“发电机定子接地”保护动作信号，发电机跳闸、汽轮机跳闸、

锅炉MFT。检查发电机出口断路器三相断开，高、中压主汽门、调门、抽汽逆止门正确动作，机组有功功率降至0。检查汽轮机、重要辅机设备联锁动作正确。检查发电机本体、发电机

出线、发电机出口至断路器间的封闭母线，检查励磁变压器以及发电机中性点设备外观无异常。

3、处理过程

调阅机组DCS曲线记录、查阅发变组保护动作情况，确认机组跳闸首出信号为“发电机定

子接地保护”，发变组保护A、B屏报警均有“定子接地”保护动作信号。机组故障录波器显示

跳闸前发电机三相电压不平衡，A相14.13kV, B相16.74kV, C相15.11kV,零序电压二次值为10.07V，触发发电机定子接地保护动作（定子接地保护零序电压保护定值10V）。根据机组DCS和发变组保护、故障录波器动作记录，初步判断为发电机A相及其相关部件发生异常，

用2500V水摇表测量发电机定子三相对地绝缘值为0.2兆欧（合格值不小于0.1兆欧）。对

发电机出口电压互感器进行绝缘、直流电阻和感应耐压试验，试验结果合格。

拆除发电机出口A、B、C相软连接，拆除发电机中性点接线、拆除励磁变压器高压引线，对发电机三相封闭母线进行耐压试验（1.1Ue，1min），试验合格。发电机进行分相交流耐压试验（1.1Ue，1min），定子绝缘合格，试验通过。励磁变压器检查性耐压试验（1.1Ue，1

分钟），判定绕组绝缘合格。

检查发电机出口断路器两侧电容器，将#3主变压器停电，进行电容器绝缘电阻、介质损

耗因数及电容值测量，测量结果为A相发电机侧电容器电容值为0.565μF（铭牌值为0.132μF +10%或-5%），与铭牌值严重不符；其它各电容试验结果合格。解体检查发现该电容器极板

已经击穿。

分析确认故障点为发电机出口断路器A相电容器故障，立即进行更换，试验合格。主变

压器送电，机组启动并网，恢复正常运行。

四、原因分析

事故原因为发电机A相出口断路器内电容值异常增大（为额定值的4.28倍），造成该相

对地阻抗降低，使发电机出口三相电压不平衡产生零序电压，导致发电机定子接地保护动作

跳闸。

1、发变组保护动作情况

机组跳闸时，发“发电机定子接地保护动作信号”，发变组保护A 屏来“定子接地零序过流”动作报文、B 屏来“定子零序电压高值”动作报文。

发电机保护A 屏“外加电源定子接地保护”启动492 毫秒后动作出口，动作电流值0.133A，定子接地零序电流条件满足（零序电流定值0.14A，0.5 秒）。通过保护动作波形及数据发现，发电机A 相电压偏低，机端及中性点均有零序电压产生，接地电阻报2162Ω×8.6(系

数)=18.6KΩ（接地电阻定值8KΩ报警，5KΩ跳闸），根据这些数据，初步怀疑A相经高阻接地。

发电机保护B屏“发电机定子接地保护”启动50407毫秒后动作出口，零序电压值9.66V，

定子零序电压高段条件满足（零序电流定值10，0.5 秒）。通过保护动作波形及数据发现，B 屏零序电压原理接地保护先于A屏外加电源接地保护动作，而且动作电压值在升高速度并不快，在接近 50 秒后才达到定值。

2、机组录波器数据

下图为故障发生时发电机机端电压、机端零序电压、中性点零电压波形，从图中可以看出，相电压已经不平衡，并出现了零序电压。

五、结论及建议

通过以上事故分析，说明电容器渗油也能够引起机组跳闸，特别是发电机出口断路器两

侧的电容器，在封闭空间内不易检查，更需要高度重视。虽然电容器是全密封的，但由于制

造缺陷或使用维护不当，有可能发生渗油现象，渗油部位一般是绝缘套管、导电杆密封垫失

效或壳体焊缝开焊、锈蚀渗油。日常要加强电容器检查、定期试验，发现渗油时尽快处理或

更换。

参考文献：

1、高压断路器清华大学出版社徐国政等

2、窗体顶端高压并联电容器装置的通用技术要求窗体顶端

2、高压并联电容器装置的通用技术要求 GB/T 30841-2014