发电机转子一点接地故障原因分析和处理 周杨云

发电机转子一点接地故障原因分析和处理周杨云

发表时间：2017-12-25T20:39:11.850Z 来源：《电力设备》2017年第25期作者：周杨云

[导读] 摘要：发电机的安全运行对保证电力系统的正常工作和电能质量起着决定性的作用，也是国家电网实现电力系统及其自动化的基础，同时发电机本身也是一个十分贵重的电器元件，包含很多自动化元器件。

（广东水电二局股份有限公司广东增城 511300）

摘要：发电机的安全运行对保证电力系统的正常工作和电能质量起着决定性的作用，也是国家电网实现电力系统及其自动化的基础，同时发电机本身也是一个十分贵重的电器元件，包含很多自动化元器件。因此，应该对于各种不同的故障和不正常运行状态，装设性能完善的继电保护装置。发电机的内部故障主要是定子和转子绕组绝缘损坏引起的，所以配置可靠的转子接地保护就显得非常重要，本文详细地分析了在现场工作中遇到的转子一点接地保护装置动作后对问题的分析查找以及处理的过程。

关键词：转子接地保护；磁极连接线；绝缘

一转子接地保护概况

湘投铜湾水利水电有限责任公司（以下简称铜电公司）装有4×45MW灯泡贯流式发电机组，水轮发电机设备由天津阿尔斯通水电设备生产有限责任公司生产，其中励磁系统，采用的广州电器科学研究院附属广州擎天电气控制实业有限公司生产的EXC9000励磁系统，励磁电源取自发电机端部，用励磁变压器供给整流装置，整流装置输出的直流电供给发电机转子绕组。发电机正常运行时，输出容量47.37MVA，Pf=0.95，端电压10.5KV，励磁电压365V，励磁电流1142A；发电机空载时，励磁电压170V，励磁电流747A。

发电机保护装置类型：WFB-811。转子接地保护装置保护原理：在一点接地故障后，保护装置继续测量接地电阻和接地位置，并发出转子一点接地故障报警信号，不作用于机组停机，此后若再发生新的接地点，采用乒乓式开关切换原理，通过求解两个不同的接地回路方程，实时计算转子接地电阻值和接地位置，在单元管理机可实时显示转子接地电阻值和位置，并同时发信号至计算机控制系统，由计算机控制系统发出紧急停机信号作用停机。

二故障情况

2012年7月3日凌晨，铜电公司2#机组突然发生紧急停机甩负荷事件，事后调出计算机监控记录，确定原因为轴电流过大引起（0.5A报警，超过1.5A，延时30s停机），然后对2#机进行检查，情况是：转子绝缘为零；接地碳刷接触不是太好；励磁系统检查无故障。经过对集电环卫生清扫后转子绝缘升到几十MΩ。然后解开保护压板，开机，在改变负荷时轴电流有时达到1.5A以上，且有持续达到15s的情况。 7月11日，2#机组运行过程中发出转子一点接地故障报警，励磁部分及转子绝缘均合格，因调度要求开机而没有继续进入发电机检查，开机后运行正常，至7.13日上午2#机再次报转子一点接地故障，停机对励磁转子部分进行检查无异常，检查转子磁极及气隙无异常，螺栓无松动现象，下午开机投入励磁后故障仍然出现。

三故障查找与处理

励磁回路一点接地故障是发电机较常见的故障形式，一般不会对发电机造成危害。但是一旦出现转子两点接地的情况，不仅会严重烧损转子绕组，而且将使转子磁场畸变，机组振动加剧，特别是轴向电流可能烧坏轴承和大轴，使得汽轮机叶片磁化而造成难以挽回的后果。因此转子一点接地保护动作后，应立即查找原因并处理，避免转子两点接地故障的发生。

1检修准备

工器具准备：接地电阻测试仪一台、万用表一块、兆欧表一块、HIOKI 8840瞬态信号波形记录仪其它电器常用工器具一套。

人员及技术准备：检修人员3人、临时配合工2人；相关技术图纸一套。

安全技术措施：办理检修工作票，做好班前三交工作，挂好各种警示标志及警示牌；做好进入发电机的特殊安全防护措施。 2在第一次发生机组因轴电流过大引起的事故停机后，检测转子绝缘为零，但在对励磁滑环、受油器进行卫生清扫后，转子绝缘恢复，开机后能够正常运行。根据后面检查出的转子一点接地故障原因看，此时可能磁极已经有间断性接地情况，并且导致转子励磁电压加在转子小轴与受油器上（受油器与外部均用环氧树脂板绝缘），因受油器与外部绝缘处由于距集电环处较近，又有临时加装的散热风机运行使得碳粉飞散，所以容易被碳粉附着，使绝缘水平下降，逐渐形成足够引起事故停机的轴电流，成为导致这次事故停机的元凶。于几天后的7月11日，2#机组运行过程中发出转子一点接地故障报警，接地点为37#至72#磁极间。但检测励磁部分及转子绝缘均合格，因调度要求开机而没有继续进入发电机检查，开机后运行正常，鉴于接地点不明确，在开机后，我们采用HIOKI 8840瞬态信号波形记录仪，记录在转子一点接地保护动作时发电机励磁电压的变化情况，得出以下结论：

（1）正常时不接入转子一点接地保护，使用指针表检查发电机转子正、负极对地电压，表针呈缓慢下降趋势，逐渐接近0，说明发电机转子对地绝缘良好。使用波形记录仪录波时相当于转子回路经仪器高阻接地，可以测量到稳定的电压值。正负极对地、正对负电压值分别为+186.8 V、-177.2 V、365.3 V。

（2）正常时接入转子一点接地保护，由于转子回路经保护装置高阻接地，使用指针表检查发电机转子正、负极的对地电压，可以测量到稳定的电压值。正负极对地、正对负电压值分别为+186 V、-179 V、365.2 V。使用波形记录仪录波，测量结果与此相同。因为在迭加转子一点接地保护的直流电压后，转子负极对地电压被钳制在一个正电位上而导致了上述测量结果。 3机组运行在7.13日上午2#机又报转子一点接地故障，接地点为37#至72#磁极间，停机对励磁转子部分进行检查无异常，因磁极编号混乱，不能确定是否与故障显示一致，于是对整个转子磁极及气隙进行检查无异常，螺栓无松动现象，下午再次开机投入励磁后故障仍然出现。逐停机继续检查，发现转子绝缘为零，检查确认接地点在转子一侧，再次进入发电机内检查发现转子35#磁极的垫片靠上游侧已甩出，鉴于此故障有可能产生接地，必须处理，且此时已深夜（还不能确定具体接地点），商量后确定电气检修人员休息，一边安排人员盘车转子至人孔门处（盘车结束后检测发现接地点又消失），便于第二天处理磁极松出的垫片，7.14日经过一天磁极处理完毕，检测转子绝缘良好，开机至空载，依然报上述转子一点接地故障，再次停机检查，此次停机后转子绝缘没有恢复，因为无法根据磁极编号确定磁极位置，于是采用分解磁极连接线的方法判断接地部位，最后找到40#磁极的连接线固定部位绝缘开裂且有放电现象，此部位在连接线的固定线夹内，不容易发生绝缘破损情况，隐蔽性极强。因为无绝缘套管备件，我们采用缠绕一层云母带再刷一层环氧树脂的方法，交替缠绕4层后，把环氧树脂加热干燥，代替原来的绝缘套。重新装复后，转子绝缘恢复，机组成功投入运行。