寶庫(kù)河三級(jí)水電站發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地故障的分析與處理

【摘要】針對(duì)一起機(jī)組投運(yùn)時(shí)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組在達(dá)到一定轉(zhuǎn)速時(shí)產(chǎn)生的接地現(xiàn)象，從故障原因分析、接地點(diǎn)查找及處理方法等方面作一淺析和探討，為運(yùn)行檢修、試驗(yàn)人員及設(shè)備制造廠提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】交流阻抗；轉(zhuǎn)速；轉(zhuǎn)子接地；磁極軟連接

1、概述

發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組高速旋轉(zhuǎn)極易發(fā)生一點(diǎn)接地故障，發(fā)生一點(diǎn)接地后，雖然沒有電流流過故障點(diǎn)，不形成電流通路，勵(lì)磁電流仍保持正常，對(duì)發(fā)電機(jī)并無(wú)直接危害，但轉(zhuǎn)子繞組對(duì)地已產(chǎn)生電壓，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生各種擾動(dòng)時(shí)，電壓可能出現(xiàn)較大值，極易造成另外一點(diǎn)接地，從而形成兩點(diǎn)接地短路，一部分勵(lì)磁繞組被短接，造成嚴(yán)重后果是：

⑴ 發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)發(fā)生畸變，力矩不平衡，引起機(jī)體震動(dòng)，無(wú)功出力降低。

⑵ 故障點(diǎn)流過很大的短路電流，接地電弧將燒壞勵(lì)磁繞組和轉(zhuǎn)子本體，接地電流可能使軸系磁化。

⑶轉(zhuǎn)子本體局部通過轉(zhuǎn)子電流，引起局部發(fā)熱，使轉(zhuǎn)子發(fā)生緩慢變形，而形成偏心加劇機(jī)體震動(dòng)。

筆者所在的青海寶庫(kù)河三級(jí)水電站在投運(yùn)時(shí)就曾經(jīng)發(fā)生過一起發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地故障，其查找故障點(diǎn)及故障處理頗費(fèi)了一番周折，現(xiàn)就此次故障原因的分析查找和處理結(jié)果作一淺析，為今后類似故障的查找和處理借鑒。

2、故障現(xiàn)象

寶庫(kù)河三級(jí)水電站位于青海省大通縣境內(nèi)，距西寧57公里，是寶庫(kù)河梯級(jí)開發(fā)的第三座電站，裝機(jī)容量為3×5000KW，機(jī)組額定轉(zhuǎn)速750轉(zhuǎn)/分鐘。該電站3#在投運(yùn)時(shí)，當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速達(dá)到額定，起勵(lì)建壓失敗，勵(lì)磁廠家技術(shù)人員反復(fù)檢查其勵(lì)磁裝置，各種模擬試驗(yàn)一切正常，但就是建不起電壓。后來，省電研院高壓試驗(yàn)技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行電氣試驗(yàn)時(shí)也發(fā)現(xiàn)一個(gè)現(xiàn)象，發(fā)電機(jī)靜態(tài)試驗(yàn)一切正常，用500V搖表?yè)u測(cè)轉(zhuǎn)子絕緣正常，交流阻抗試驗(yàn)也正常，但動(dòng)態(tài)在轉(zhuǎn)速達(dá)到300轉(zhuǎn)/分鐘（即額定轉(zhuǎn)速的40﹪）時(shí)，發(fā)電機(jī)“轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地”保護(hù)動(dòng)作發(fā)信號(hào)，此時(shí)搖測(cè)轉(zhuǎn)子絕緣為零，交流阻抗試驗(yàn)也為零，機(jī)組停下后再測(cè)則又正常，反復(fù)幾次均是如此，因此，確定發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子及勵(lì)磁系統(tǒng)不僅存在接地，而且接地點(diǎn)還與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速有關(guān)。

3、原因查找

為了縮小查找故障點(diǎn)的范圍，我們首先將轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁引線拆除解開，檢查外勵(lì)磁回路的絕緣均正常，開機(jī)空轉(zhuǎn)建壓又試，接地仍然存在，因此，確定接地點(diǎn)應(yīng)該在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子本體，將轉(zhuǎn)子吊出后，詳細(xì)檢查外觀無(wú)異常，搖測(cè)絕緣和交流阻抗試驗(yàn)亦正常，說明故障點(diǎn)與機(jī)組轉(zhuǎn)速有關(guān)，而隨著轉(zhuǎn)速升高有可能變化的只有轉(zhuǎn)子磁極與其引出線的連接部分，因?yàn)樵撨B接體是采用多層銅帶疊加制作而成固定于兩個(gè)磁極上的，機(jī)組靜止時(shí)其強(qiáng)度尚可，但當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速升高到一定數(shù)值時(shí)，在高速旋轉(zhuǎn)力的作用下，這個(gè)軟連接就會(huì)產(chǎn)生變形，縮小與磁極本體的幾何距離，造成絕緣降低最終致使轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地。

4、處理方法

找到了故障原因，接下來就是如何處理的問題了，我們請(qǐng)來了機(jī)組制造廠技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處理。首先將轉(zhuǎn)子磁極與其引出線的軟連接多層銅帶的兩端固定螺栓拆開，使之盡最大限度地離開磁極和轉(zhuǎn)子本體，并用絕緣布帶包扎纏繞，然后用環(huán)氧樹脂涂抹浸透，凝固24小時(shí)，以增強(qiáng)其強(qiáng)度，最后將連接帶的螺栓固定擰緊并用鎖片鎖緊，處理完畢后重新開機(jī)建壓，并網(wǎng)發(fā)電一切正常。

5、結(jié)論

這次發(fā)生的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地故障的直接原因系機(jī)組設(shè)計(jì)和制造裝配的工藝問題，外觀檢查和機(jī)組的靜態(tài)電氣試驗(yàn)是發(fā)現(xiàn)不了此類故障缺陷的，只有在機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)且達(dá)到一定轉(zhuǎn)速后，故障才能顯現(xiàn)暴露出來。通過對(duì)這次故障原因的分析處理，不僅給我們的安裝、運(yùn)行、檢修和試驗(yàn)人員上了一堂生動(dòng)的技術(shù)課，同時(shí)也為設(shè)備制造廠總結(jié)了經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，為此，他們表示在今后的機(jī)組制造和裝配工作中要從細(xì)節(jié)入手，完善設(shè)計(jì)理念，不斷加強(qiáng)和提高發(fā)電機(jī)制造裝配的工藝水平。

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作者簡(jiǎn)介：李義生，男 ，36歲，現(xiàn)供職于青海黑泉水庫(kù)水利發(fā)電廠，助理工程師 ，長(zhǎng)期從事發(fā)電廠電氣檢修工作。