轉(zhuǎn)子動態(tài)一點接地故障的查找及處理

謝 樂

(中廣核亞王鹽源縣長柏電力有限責(zé)任公司，四川 西昌 615000)

長柏水電站地處四川省涼山州鹽源縣境內(nèi)的長柏鄉(xiāng)，位于永寧河上，采用引水式開發(fā)，距鹽源縣城約90 kM。電站總裝機容量50 MW，裝設(shè)2 臺容量為25 MW 的立軸混流式水輪發(fā)電機組。其發(fā)電機型號為SF25-18/24250，發(fā)電機保護采用了南自廠生產(chǎn)的DGT-801C 系列數(shù)字式發(fā)電機變壓器組保護裝置。其中，轉(zhuǎn)子一點接地保護采用注入直流并切換采樣式原理，可實時計算出轉(zhuǎn)子繞組對地的絕緣電阻并顯示。這種原理的保護在轉(zhuǎn)子整個大軸上的靈敏度均等，當(dāng)轉(zhuǎn)子未加勵磁電壓時也能監(jiān)視轉(zhuǎn)子絕緣。

1 故障的發(fā)生

2011-09-07，電站在正常開2 號機過程中，開機至空轉(zhuǎn)狀態(tài)時，監(jiān)控及繼電保護裝置報“轉(zhuǎn)子一點接地”。運行人員檢查繼電保護時發(fā)現(xiàn)，接地電阻顯示為2 kΩ，立刻告知安生部設(shè)備室并要求停機檢查。停機后，設(shè)備室按規(guī)程進行轉(zhuǎn)子及勵磁回路絕緣的檢查，發(fā)現(xiàn)絕緣正常(約400 MΩ)。重新開機，當(dāng)機組轉(zhuǎn)速達到約90 %后，發(fā)電機又報“轉(zhuǎn)子一點接地”。用500 V 絕緣搖表檢測絕緣基本為0。再度停機檢查，各個方面仍然正常。

2 故障的查找及處理

根據(jù)2 次開機機組均在轉(zhuǎn)速達到約90 %后才報“轉(zhuǎn)子一點接地”的現(xiàn)象，技術(shù)人員認為該“轉(zhuǎn)子一點接地”故障為動態(tài)接地故障，即在停機狀態(tài)時正常，只有機組在運行到一定轉(zhuǎn)速后，因離心力或機組轉(zhuǎn)動慣量的作用，才發(fā)生轉(zhuǎn)子一點接地。此種情況最大的難點是，在機組停機時用儀器測量無效，而在運行狀態(tài)下又無法對其進行分段檢測。經(jīng)過討論后，決定首先用確定是勵磁電纜、滑環(huán)段還是轉(zhuǎn)子磁極段發(fā)生接地的方法進行。

于是，電站技術(shù)人員在做好安全措施后，解開了勵磁電纜與轉(zhuǎn)子磁極間的聯(lián)接母排，再用絕緣白紗帶包好，連接點兩端可靠隔離并綁扎牢固(注意要確保機組旋轉(zhuǎn)后，兩端的母排不會被甩開)。在確認無誤后，恢復(fù)安全措施，重新開機檢查，發(fā)現(xiàn)情況與前2 次開機運行一樣，從而確認此轉(zhuǎn)子一點接地故障發(fā)生在轉(zhuǎn)子磁極段。

轉(zhuǎn)子一點接地后勵磁系統(tǒng)仍可建壓，但如此時再發(fā)生轉(zhuǎn)子另一點接地，即兩點接地，將帶來嚴重的后果，有可能造成機組的劇烈振動，轉(zhuǎn)子大軸的燒損及軸系的磁化，轉(zhuǎn)子線圈及勵磁設(shè)備的損壞。經(jīng)研究后，決定采用直流焊機作為電源的他勵法，由專人嚴密監(jiān)視勵磁電流的變化并控制直流焊機上的電源開關(guān)，如勵磁電流發(fā)生異常，立即斷開直流焊機輸出及其電源。

斷開兩面勵磁功率柜的直流輸出刀閘后，再按圖1 所示進行他勵法接線。檢查無誤后開機，合滅磁開關(guān)，用直流焊機所產(chǎn)生的直流緩慢升高勵磁電壓，并用機械萬用表（數(shù)字表因其顯示數(shù)字波動太大而不便于讀數(shù)）進行勵磁電壓正對地與負對地的測量，測得結(jié)果為正對地：4 V，負對地：6 V。按接地電壓分布比例法進行計算得(其中18 為此發(fā)電機的磁極數(shù))。

圖1 他勵法接線示意

根據(jù)此試驗得出以下結(jié)論：

(1)接地點位于磁極的正極方向；

(2)理論接地點為正極方向第7，2 極上。

根據(jù)試驗結(jié)果，電廠組織人員首先對出勵磁電纜與磁極相聯(lián)的正極引線，然后對正極方向第6～9磁極進行重點檢查(以下所述磁極編號均為正極方向)，發(fā)現(xiàn)第8 ～9 極間連線根部與此極間接線螺栓底部的固定鐵塊緊靠。在對此連線根部進行了增加絕緣墊及固定處理后重新開機，機組仍報“轉(zhuǎn)子一點接地”。

停機后，相關(guān)技術(shù)人員繼續(xù)進行此故障的查找，其中重點仍為發(fā)電機第6 ～9 極磁極。檢查發(fā)現(xiàn)，第7～8 極磁極間撐塊有微小的裂紋，挑開此絕緣板上端后仔細查看，發(fā)現(xiàn)此撐塊的鐵塊已將緊靠7極的絕緣板一角壓穿，并緊靠在第7 極的磁極上。由于此撐塊在轉(zhuǎn)子上下的中間位置，非常難處理，經(jīng)過安生部人員的討論，決定臨時在此撐塊與第7極磁極線圈之間加裝絕緣板。利用自制的加長叉子擰松此磁極撐塊螺栓，塞進絕緣板，并用502 膠水粘牢，擰緊磁極撐塊螺栓。經(jīng)處理后重新開機檢查，空轉(zhuǎn)，保護未動作。用絕緣搖表進行確認，絕緣正常。之后起勵、開機、并網(wǎng)、帶負荷均正常。2 號機轉(zhuǎn)子動態(tài)一點接地故障處理完成。但由于在不吊轉(zhuǎn)子的情況下只能是臨時處理，故此缺陷的徹底處理還得等到水輪發(fā)電機大修時進行。

3 結(jié)束語

由于轉(zhuǎn)子動態(tài)一點接地故障不是永久性故障，查找起來較為麻煩，首先應(yīng)確認是勵磁電纜、滑環(huán)端的問題，還是轉(zhuǎn)子磁極上的問題。如是轉(zhuǎn)子磁極上的問題，則可利用他勵法測出接地分布電壓，計算出大致的位置后再詳細查找，往往都能發(fā)現(xiàn)問題。為減少開機查找次數(shù)，在發(fā)現(xiàn)一個缺陷后不一定急于開機測試，而應(yīng)再仔細查找，確認無其他缺陷后再行開機檢查較好。當(dāng)然，如采用其他原理的保護，如乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護裝置，就可以準(zhǔn)確測出轉(zhuǎn)子接地電阻值及其接地位置，則故障的查找要方便得多了。