水輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子一點接地原因分析及處理

【摘要】發(fā)電機轉(zhuǎn)子一點接地故障是發(fā)電機常見的故障。作者對哈拉軍水電站一臺機組做預(yù)防性試驗時，測得發(fā)電機轉(zhuǎn)子絕緣電阻接近于零，判斷發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組有接地現(xiàn)象。經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)了接地點并進行了修復(fù)。本文通過對這一故障的處理，分析了發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組一點接地的原因、預(yù)防和處理方法。

【關(guān)鍵詞】轉(zhuǎn)子繞組；接地故障；故障檢查

前言

哈拉軍水電站位于新疆伊犁特克斯縣庫克蘇河上，該電站2015年1月并網(wǎng)發(fā)電，總裝機容量28MW，安裝3臺軸流水輪發(fā)電機，額定電壓10500V，采用靜止可控硅勵磁方式，轉(zhuǎn)子接地故障的發(fā)電機型號為SF7000—16/3300。作者在對這臺機組做預(yù)防性試驗時，測得轉(zhuǎn)子磁極和磁極母排的絕緣電阻為0.1MΩ，判斷磁極或磁極母排存在一點或多點接地。經(jīng)過專業(yè)技術(shù)人員認真分析原因、檢查和處理，最終發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子接地的原因，原因是和磁極連接的母排的絕緣層擊穿，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子一點接地。下面以這臺機組轉(zhuǎn)子接地故障為例，對故障發(fā)生的經(jīng)過和分析檢查處理過程進行詳細的介紹，并對此類故障進行了分析，提出了預(yù)防措施。

1、故障經(jīng)過

發(fā)電機機組在C級檢修時，專業(yè)人員在測量發(fā)電機轉(zhuǎn)子絕緣電阻時發(fā)現(xiàn)測得轉(zhuǎn)子磁極和磁極母排對地的絕緣電阻為0.1MΩ?！峨娏υO(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》（DL/T 596—1996）規(guī)定，轉(zhuǎn)子繞組對地絕緣電阻不小于0.5 MΩ。因此，該機組轉(zhuǎn)子繞組的絕緣電阻不符合《電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》（DL/T 596—1996）的要求，試驗不合格。專業(yè)人員對機組繼電保護裝置進行了檢查，發(fā)現(xiàn)繼電保護裝置報警信息中沒有“轉(zhuǎn)子一點接地”故障。

2、檢查及處理

為了確定磁極是否接地，將磁極和母排斷開，分別測量磁極和母排對地的絕緣電阻，發(fā)現(xiàn)磁極對地的絕緣電阻為1GΩ，負極的母排對地絕緣電阻為0.1MΩ，排除了轉(zhuǎn)子磁極接地的可能。進一步檢查發(fā)現(xiàn)在轉(zhuǎn)子端面上的負極母排有一處絕緣層被擊穿，導(dǎo)致對地的絕緣降低。專業(yè)人員拆除了擊穿的絕緣層并對母排重新進行了絕緣包扎，重新測得母排絕緣合格。

專業(yè)人員對發(fā)電機保護裝置進行了檢查，沒有發(fā)現(xiàn)“發(fā)電機轉(zhuǎn)子一點接地”保護動作的記錄。由此判斷發(fā)電機轉(zhuǎn)子的磁極母線存在絕緣缺陷，本次試驗使用搖表測量轉(zhuǎn)子絕緣電阻時導(dǎo)致磁極母線絕緣擊穿。

3、發(fā)電機轉(zhuǎn)子一點接地的危害

發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組回路一點接地故障是發(fā)電機常見的一種故障，發(fā)電機繞組一點接地對發(fā)電機的正常運行不會產(chǎn)生影響，但有引發(fā)兩點接地的危險。發(fā)電機轉(zhuǎn)子一點接地后勵磁回路對地電壓將有所升高。在正常情況下，勵磁回路對地電壓約為勵磁電壓的一半。當勵磁回路的一端發(fā)生金屬性接地故障時 ，另一端對地電壓將升高為全部勵磁電壓值，即比正常電壓值高出一倍。在這種情況下運行，當切斷勵磁回路中的開關(guān)或一次回路的主斷路器時，將在勵磁回路中產(chǎn)生暫態(tài)過電壓，在此電壓作用下，可能將勵磁回路中其它絕緣薄弱的地方擊穿，從而導(dǎo)致第二點接地。當轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生兩點接地故障時，會使轉(zhuǎn)子鐵芯磁通不均勻而產(chǎn)生振動，轉(zhuǎn)子的振擺加大，影響機組的正常運行。

4、發(fā)電機轉(zhuǎn)子一點接地的原因

造成發(fā)電機轉(zhuǎn)子一點接地的原因有很多，但主要的原因有以下幾種：

（1）發(fā)電機轉(zhuǎn)動時，碳刷與集電環(huán)摩擦產(chǎn)生的碳刷粉落到集電環(huán)與地絕緣的部件上，造成發(fā)電機轉(zhuǎn)子一點接地。

（2）磁極引線在裝配時與大軸摩擦造成磁極引線外絕緣破壞，形成磁極引線與大軸之間的金屬性接地故障。

（3）磁極引線的固定螺栓與磁極引線之間的絕緣套管有金屬粉末造成套管與地之間絕緣降低，造成發(fā)電機轉(zhuǎn)子一點接地。

（4）機組長時間停機，發(fā)電機轉(zhuǎn)子磁極受潮，造成磁極與地的絕緣降低。

（5）隨著機組使用時間的增長，轉(zhuǎn)子磁極與大軸的絕緣降低，造成發(fā)電機轉(zhuǎn)子接地。

5、發(fā)電機轉(zhuǎn)子一點接地故障的處理

引起發(fā)電機轉(zhuǎn)子一點接地的原因不同，故障處理的方法也不同。結(jié)合發(fā)電機轉(zhuǎn)子一點接地的原因，處理方法有以下幾種：

（1）對于由于碳刷粉或金屬粉末造成的磁極引線接地的故障，處理方法是定期用干凈地大布擦拭易落有碳刷粉或金屬粉末的部位。

（2）對于因安裝工藝造成磁極或引線絕緣破壞的故障，應(yīng)在機組投運前或大修時對絕緣破壞部位進行處理。

（3）對于因受潮而引起的發(fā)電機轉(zhuǎn)子絕緣電阻降低的故障，處理方法是在轉(zhuǎn)子繞組兩極加一個電源，使轉(zhuǎn)子繞組通過一個電流，該電流必須小于轉(zhuǎn)子額定電流，通過該電流給轉(zhuǎn)子繞組加熱。

6、發(fā)電機轉(zhuǎn)子一點接地的預(yù)防

發(fā)電機轉(zhuǎn)子一點接地短時間不會影響機組的正常運行，但對機組是一個潛在的隱患?？梢杂靡韵聨讉€措施防止發(fā)電機轉(zhuǎn)子一點接地。

（1）定期清掃集電環(huán)與轉(zhuǎn)子磁極。發(fā)電機每年或每3至4年有一次停機檢修，檢修期間可用低壓氣吹掃集電環(huán)和磁極易落有碳刷粉或灰塵的部位，再用干凈地大布擦拭設(shè)備，以確保轉(zhuǎn)子清潔。

（2）加強發(fā)電機磁極引線的絕緣保護。集電環(huán)與磁極間連接的引線安裝在轉(zhuǎn)子端面上，機組檢修時，在引線上扎黃玻璃漆布帶予以保護。緊固轉(zhuǎn)子端面上的磁極引線線夾，并更換絕緣有缺陷的線夾。

（3）調(diào)整機組的運行方式，避免機組長時間停機。機組長時間停機后，轉(zhuǎn)子易受潮使轉(zhuǎn)子絕緣電阻降低，為了防止發(fā)電機轉(zhuǎn)子因長時間停機受潮，應(yīng)定期啟動發(fā)電機，使發(fā)電機帶電運行，利用發(fā)電機轉(zhuǎn)子的電流給轉(zhuǎn)子加熱。

7、結(jié)語

發(fā)電機轉(zhuǎn)子一點接地暫時不會影響機組的正常運行，但易引起發(fā)電機轉(zhuǎn)子的兩點或多點接地，導(dǎo)致機組的振動加大而被迫停機，進而影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和供電質(zhì)量。引起發(fā)電機轉(zhuǎn)子接地故障原因有多種，這就要求電站運行人員在工作中認真負責(zé)，發(fā)現(xiàn)有發(fā)電機轉(zhuǎn)子一點接地報警時應(yīng)盡快處理，使發(fā)電機發(fā)揮最佳的經(jīng)濟效益。

作者簡介：邢戰(zhàn)利，男，生于1979年，河北省柏鄉(xiāng)縣，大學(xué)本科，工程師，研究方向：水電站機電設(shè)備。