淺析我廠發(fā)電機定子接地故障檢查及處理方法

【摘要】本文通過我廠2號水輪發(fā)電機定子接地案例，介紹了判斷故障、分析查找故障以及消除故障的方法。

【關(guān)鍵詞】定子接地;查找故障;現(xiàn)場處理;原因分析;經(jīng)驗總結(jié)

1.概述

我廠2號水輪發(fā)電機是東方電機股份有限公司生產(chǎn)的立軸半傘式三相凸極同步發(fā)電機，發(fā)電機型號為700-56/16090。定子有624個槽，8并連支路，“Y”形連接，槽節(jié)距1-14-23。定子繞組采用雙層條形波繞組，F(xiàn)級絕緣，繞組在整個定子鐵芯長度上采用333°換位。定子嵌線時，定子線棒包半導體無紡帶，電氣自粘帶和半導體硅橡膠，使線棒與槽配合緊密，消除電暈對繞組絕緣的腐蝕。定子線棒上端有一道端箍，下端有兩道端箍，端箍無支架支撐，用φ50玻璃絲繩注復合樹脂。發(fā)電機保護采用南自DGT-801A和南瑞RCS-985G裝置，定子接地保護采用基于穩(wěn)態(tài)基波零序電壓和三次諧波原理構(gòu)成100%保護。

2.故障現(xiàn)象

2012年2月16日9點23分，我廠2號發(fā)電機報定子一點接地故障，定子接地保護動作，跳發(fā)電機出口斷路器，跳滅磁開關(guān)，機組解列停機。

3.故障分析及查找

（1）事件發(fā)生后，我廠立即組織電氣一次班檢修維護、電氣二次班繼電保護等相關(guān)專業(yè)人員進行了全面檢查。保護專業(yè)人員用繼保儀重新校驗了保護裝置，裝置動作正常，沒有發(fā)現(xiàn)異常情況，基本排除保護誤動的可能。檢查故障錄波裝置發(fā)現(xiàn)錄波器動作，從錄波圖上看到故障時有高次諧波，錄波圖證實定子接地保護動作正確，保護裝置確實沒有發(fā)生誤動作。

（2）我廠立即組織技術(shù)人員將發(fā)電機出口三相軟連接解開，將發(fā)電機中性點連接解開，將勵磁變連接解開。使用絕緣電阻測試儀進行分段絕緣測試，首先檢查發(fā)現(xiàn)封閉母線段絕緣良好，絕緣電阻值大于1000MΩ，排除封母段接地的可能。組織技術(shù)人員進入風洞內(nèi)，對定子進行外觀檢查亦未發(fā)現(xiàn)明顯的故障點。使用絕緣電阻測試儀對定子進行絕緣測試（共進行三次），測試結(jié)果是A相繞組對地絕緣試驗值接近于零，B相繞組對地絕緣試驗值大于1000MΩ、C相繞組對地絕緣試驗值大于1000MΩ。根據(jù)以上檢查過程和測量數(shù)據(jù)分析，判斷2#發(fā)電機運行中發(fā)生定子繞組A相接地故障，故障點位于發(fā)電機定子內(nèi)部。

（3）采用在A相繞組施加1.5A交流電源，組織人員觀測短路點有沒有產(chǎn)生電弧放電的方法查找故障點，并使用內(nèi)窺鏡進行多次查找，均未能查找到故障點。

（4）通過在A相各分支分別安裝電流互感器，在出口處施加1.5A交流電源，檢測各分支有無電流的方法，進一步確定了故障點位于第3支路。

（5）在A相出口處加0.3安培交流電源，按照8421的原則測量第3分支各個線棒的電流。當測到第348槽線棒時，發(fā)現(xiàn)一端有電流，另一端沒有電流，而且在第348槽氣隙附近有膠木燒焦的味道。據(jù)此判斷出接地故障點位于A相第3分支第348槽。

（6）為了徹底解決第348槽出現(xiàn)的故障，我們組織技術(shù)人員拆除轉(zhuǎn)子磁極的連接部位，使用橋式起重機拔出348槽附近44、45號轉(zhuǎn)子磁極。技術(shù)人員對348槽進行詳細檢查，發(fā)現(xiàn)故障點在348槽上層線棒。

4.現(xiàn)場處理及修復過程

（1）敲開347、348及349槽上下絕緣盒，用扁鏟將絕緣盒灌注膠清除干凈，使用中頻焊機焊開線棒接電頭，使用橋式起重機吊出故障線棒，經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)故障點在距離線棒上端部155cm、槽口2.5cm處，有明顯的放電燒損痕跡。對線槽進行清洗，全面檢查348槽鐵心，發(fā)現(xiàn)鐵心完好，沒有燒傷痕跡。

（2）對#2發(fā)電機進行拆除故障線棒后絕緣電阻、吸收比、極化指數(shù)等試驗，試驗數(shù)據(jù)合格;對#2發(fā)電機進行拆除故障線棒后進行整體交流耐壓試驗，試驗合格。進一步排除了存在其他故障的可能，為下一步新線棒更換工作做好準備。

（3）對備用線棒進行絕緣電阻測試和交流耐壓試驗，試驗合格。

（4）組織技術(shù)人員使用專用的定子清洗液對348槽進行清理;使用半導體膩子、半導體無紡布、793膠、滌綸毛氈、J0701等材料對對新線棒進行處理。

（5）使用中頻焊機焊接新線棒電接頭，并使用銀焊條進行補料，要求焊縫填充飽滿，無氣孔、裂紋、末焊透、毛刺及尖銳棱角，并且將接頭表面清理干凈，表面保持光亮。

（6）對新線棒端頭綁扎兩根1×23×1000F級高強度玻璃布層壓板D327在線棒上端頭處，在堵漏板上放置開口絕緣盒，用801膩子將堵漏板與絕緣盒之間的縫隙全部填滿，待801膩子固化后開始往絕緣盒灌注絕緣膠;配置J0701，對絕緣盒及線棒端頭處涂刷J0701。

（7）使用銀焊片制作焊環(huán)，使用焊機對銅環(huán)進行焊接，焊接完畢后，使用直流電阻測試儀測量各相直流電阻，校正由于引線長度不同而引起的誤差，測得相互間差別不大于最小值的2%，直阻測試合格。

（8）技術(shù)人員對#2發(fā)電機進行定子線棒回裝后的絕緣測試及耐壓試驗工作，試驗結(jié)果符合要求。

（9）使用橋機把44、45號轉(zhuǎn)子磁極吊裝到位，緊固螺栓，在螺栓、螺母把合部位涂抹樂泰螺紋鎖固劑;測量空氣間隙與拆卸前對比保持一致，空氣間隙內(nèi)無異物;使用內(nèi)窺鏡檢查極間支撐與磁極間無間隙，螺栓已緊固。

5.修復后的試驗檢查

（1）技術(shù)人員使用儀器#2發(fā)電機進行定子直流電阻的測試工作，試驗數(shù)據(jù)合格;對定子進行絕緣電阻、吸收比、極化指數(shù)測試和整體直流耐壓試驗工作，試驗數(shù)據(jù)合格。

（2）對#2發(fā)電機進行定子整體交流耐壓試驗，對轉(zhuǎn)子進行直流電阻、絕緣電阻測試，試驗結(jié)果合格。

（3）以上工作完成后，2號機組開機，進行零起升壓試驗，試驗合格，開機并入電網(wǎng)。通過試運行，機組工作正常，未再報定子接地。

6.原因分析及經(jīng)驗總結(jié)

（1）保護動作后應該對一次系統(tǒng)進行全面而仔細的檢查，在確認保護裝置不是誤動的前提下，一定要通過高壓試驗方法來確定故障點。在本次事故的處理過程中，采用內(nèi)窺鏡觀察，未發(fā)現(xiàn)槽內(nèi)存在明顯異物。抽出線棒后，全面檢查再次確認槽內(nèi)無異物，鐵心無損傷。因此判斷本次事件是由于線棒絕緣質(zhì)量所致。

（2）繼電保護調(diào)試工作者要加強故障時的理論分析，即要通過分析故障錄波裝置采集的波形信號結(jié)合現(xiàn)場實際的各種因素進行綜合判斷，為查找故障點提供理論支持。

（3）由于運行單位對發(fā)電機制造過程中的監(jiān)督一直是電力建設(shè)中的薄弱環(huán)節(jié)，以至在設(shè)備制造過程中產(chǎn)生的缺陷和隱患不能及時發(fā)現(xiàn)和排除。本次定子接地事故就是線棒絕緣質(zhì)量引起，在安裝制造過程中未能監(jiān)督到位。因此作為電廠運行維護人員，在新裝機組定子下線時應加強現(xiàn)場跟蹤，聯(lián)合監(jiān)理單位對下線質(zhì)量進行撐控。

（4）機組大修時應加強對機組檢修質(zhì)量跟蹤和機組預防性試驗的跟蹤。特別是對線棒的檢查和定子的試驗，要通過交流耐壓和直流泄漏測量以便發(fā)現(xiàn)定子潛在的絕緣隱患。

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作者簡介：戴明建，現(xiàn)供職于大唐云南分公司觀音巖水電開發(fā)有限公司，主要從事電氣一次設(shè)備維護工作。