淺析發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地故障的查找及處理

黃義元

（永州市涔天河水利水電管理局 永州市 425500）

發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路（轉(zhuǎn)子）發(fā)生一點(diǎn)接地，即轉(zhuǎn)子繞組的某一點(diǎn)從電的方面來看與轉(zhuǎn)子鐵芯相通。由于電流構(gòu)不成回路，所以按理能繼續(xù)運(yùn)行。但這種運(yùn)行不能認(rèn)為是正常的，因?yàn)樗锌赡馨l(fā)展為兩點(diǎn)接地故障，發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中發(fā)生兩點(diǎn)接地時(shí)，有很大的短路電流流過短路點(diǎn)，此時(shí)，部分線匝被短路，電阻降低，轉(zhuǎn)子電流會(huì)增大，其后果是轉(zhuǎn)子繞組劇烈發(fā)熱，而且因?yàn)榇艌?chǎng)不平衡而使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)。因此對(duì)凸極式發(fā)電機(jī)（水輪發(fā)電機(jī)）轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生一點(diǎn)接地時(shí)，應(yīng)迅速轉(zhuǎn)移負(fù)荷，停機(jī)處理，一般不允許繼續(xù)運(yùn)行。

1 現(xiàn) 象

正常時(shí)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組正對(duì)地或負(fù)對(duì)地的電壓為零或是在接近于零處波動(dòng)、當(dāng)勵(lì)磁回路發(fā)生一點(diǎn)接地故障后，保護(hù)裝置動(dòng)作發(fā)信號(hào)提醒運(yùn)行人員，此時(shí)測(cè)量轉(zhuǎn)子繞組對(duì)地電壓會(huì)發(fā)生變化，正對(duì)地或負(fù)對(duì)地的電壓將會(huì)比故障前明顯增加。

（1）2009年5月29日，涔天河右岸電站1#機(jī)運(yùn)行中，電腦后臺(tái)報(bào)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地，1#機(jī)保護(hù)測(cè)控屏1G接地保護(hù)單元U+=68.6V、U-=45V、U=23.6V,運(yùn)行值班人員將集電環(huán)擦拭無效后，停機(jī)吹去滑環(huán)上的碳粉,也不起作用，通知檢修人員來處理，前后處理了三次才處理好，持續(xù)時(shí)間一個(gè)多月。

（2）2010年5月10日，1#機(jī)運(yùn)行中，電腦后臺(tái)報(bào)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地，1#機(jī)保護(hù)測(cè)控屏1G接地保護(hù)單元U+=1.4V、U-=98V、U=97.4V,停機(jī)后檢修人員處理時(shí)花了近3個(gè)小時(shí)。

針對(duì)這兩起發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地的處理情況，如何快速查找接地點(diǎn)并迅速處理好，對(duì)確保汛期水電站發(fā)電經(jīng)濟(jì)效益至關(guān)重要。

2 故障原因

發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地故障的原因很多，有可能是制造的缺陷，也可能是安裝、檢修時(shí)留下的缺陷，還可能是長(zhǎng)期運(yùn)行使絕緣老化以及日常維護(hù)不好集電環(huán)碳粉積聚過多等。主要有如下原因：

（1）日常維護(hù)不好，集電環(huán)碳粉積聚過多；

（2）滑環(huán)絕緣或勵(lì)磁引線絕緣損壞；

（3）轉(zhuǎn)子線圈端部積灰；

（4）磁極繞組及絕緣墊板受潮；

（5）槽口處保護(hù)層老化、斷裂、脫落或絕緣損壞。

3 故障的快速查找及處理

3.1 接地故障查找

原則：由外到內(nèi)，先簡(jiǎn)單后復(fù)雜。按下列順序查找：

（1）發(fā)生接地后，先檢查勵(lì)磁系統(tǒng)引線到集電環(huán)部分是否有明顯的接地現(xiàn)象，特別是集電環(huán)處要對(duì)碳粉進(jìn)行全面的清掃。

5·29接地故障處理過程：先檢查保護(hù)裝置接地（大軸）電刷，固定穩(wěn)固，接觸良好，并進(jìn)行清潔。開機(jī)試驗(yàn)故障依然存在，排除了因接地電刷固定不牢或沾上油污引起接觸不良而造成的“假接地”現(xiàn)象。其次，將正常運(yùn)行的2#機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地裝置調(diào)換到1#機(jī)上。開機(jī)試驗(yàn)同樣出現(xiàn)“轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地”故障報(bào)警信號(hào)，這就說明了微機(jī)保護(hù)裝置本身是正常的。接著對(duì)轉(zhuǎn)子外圍設(shè)備進(jìn)行檢查，對(duì)轉(zhuǎn)子滑環(huán)、電刷、刷架進(jìn)行吸掃、開機(jī)試驗(yàn)，轉(zhuǎn)子接地故障依然存在。停機(jī)、跳開發(fā)電機(jī)滅磁開關(guān)，拉開功率柜輸入，輸出刀閘，用500V搖表?yè)u測(cè)轉(zhuǎn)子絕緣電阻在0.2MΩ以下。因此懷疑可能是轉(zhuǎn)子磁極引線及引線底板螺母、螺栓,機(jī)架形成接地回路產(chǎn)生動(dòng)態(tài)接地，但檢查人員仔細(xì)檢查并沒有發(fā)現(xiàn)磁極有異常。故重新對(duì)滑環(huán)用酒精進(jìn)行仔細(xì)清洗，連固定滑環(huán)螺絲處也徹底清洗了。最后再次對(duì)轉(zhuǎn)子搖測(cè)絕緣為4MΩ。開機(jī)試驗(yàn)，轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地發(fā)信號(hào)消失。此次故障正是由于對(duì)滑環(huán)清掃不徹底所導(dǎo)致的。

5·10接地故障處理過程是將碳刷和集電環(huán)用汽油及無水乙醇清冼吹干，開機(jī)后還是發(fā)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地信號(hào)，最后查明是勵(lì)磁變到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的引線有一根外絕緣破壞導(dǎo)體搭在電纜橋架上直接接地，將引線絕緣處理好后開機(jī)正常。針對(duì)不同故障現(xiàn)象（表計(jì)指示），采取不同處理措施。

（2）經(jīng)過第一步后，排除了轉(zhuǎn)子外部的接地故障的可能性，可采取以下方法查找接地故障點(diǎn)：

●利用電壓降法確定接地故障點(diǎn)發(fā)生的大致位置。當(dāng)運(yùn)行中的發(fā)電機(jī)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地故障后可不立即停機(jī)，利用高內(nèi)阻的直流電壓表在其表頭上外接上小銅棒分別小心接觸兩集電環(huán)，測(cè)量轉(zhuǎn)子繞組正對(duì)地電壓﹙轉(zhuǎn)子鐵心﹚為U+，負(fù)對(duì)地的電壓為U－，如果設(shè)定發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的全長(zhǎng)為L(zhǎng)，則可據(jù)以下公式計(jì)算出接地故障點(diǎn)與正集電環(huán)或負(fù)集電環(huán)的大約距離，即：

接地故障點(diǎn)與正集電環(huán)的距離為：LU+/﹙U++U-﹚。

接地故障點(diǎn)與負(fù)集電環(huán)的距離為：LU-/﹙U++U-﹚。

如果計(jì)算值大于轉(zhuǎn)子繞組至集電環(huán)的引線長(zhǎng)度，則證明接地故障點(diǎn)不在轉(zhuǎn)子繞組引線或外部而是在轉(zhuǎn)子繞組中間，這樣將需要進(jìn)一步確定接地故障點(diǎn)。

●對(duì)轉(zhuǎn)子各個(gè)磁極進(jìn)行檢查未發(fā)現(xiàn)明顯的接地點(diǎn)后，根據(jù)上面計(jì)算確定故障點(diǎn)的大概位置后，拆開轉(zhuǎn)子線圈的護(hù)環(huán)或是其絕緣層，采用對(duì)地電位分布法進(jìn)一步確定接地故障點(diǎn)。每拆除一個(gè)磁極護(hù)環(huán)后在集電環(huán)上施加直流電壓 （施加電壓以不超過轉(zhuǎn)子繞組額定電流為準(zhǔn)），然后采用靈敏度較高多量程的電壓表分別測(cè)量每層線圈對(duì)地的電壓值。越靠近接地點(diǎn)處的線圈對(duì)地電壓將越低，直到測(cè)得的電壓為零或接近于零的點(diǎn)即為接地故障點(diǎn)。

3.2 接地故障處理

（1）碳刷、集電環(huán)碳粉積聚過多，對(duì)碳刷、集電環(huán)處進(jìn)行全面的清掃。

（2）轉(zhuǎn)子線圈端部大量積灰，發(fā)電機(jī)的積灰常含有油質(zhì)，可用清潔劑清除干凈后補(bǔ)加一層絕緣帶。

（3）磁極繞組及絕緣墊板受潮。這種情況多發(fā)生在較長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)且空氣濕度較大時(shí)，所以，發(fā)電機(jī)在長(zhǎng)期備用時(shí)應(yīng)投入相應(yīng)的加熱器防止受潮，碳刷及集電環(huán)下有碳粉或油污堆積時(shí)，可將油污用干布擦拭干凈，利用吸塵器將灰塵吸干凈。

（4）槽口處保護(hù)層老化、斷裂、脫落或絕緣損壞，可將槽口處的灰塵吹掃干凈后進(jìn)行修補(bǔ)，增加引線電纜的絕緣。

4 結(jié) 語(yǔ)

（1）運(yùn)行人員應(yīng)加強(qiáng)設(shè)備的日常維護(hù)，定期擦拭集電環(huán)清除碳粉。

（2）發(fā)生發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地故障時(shí)，可根據(jù)不同的故障象征，采取不同的方法進(jìn)行查找及處理。