發(fā)電機(jī)定子接地故障處理與技巧

劉文海

（甘肅電投大容電力雜木河發(fā)電分公司，甘肅 蘭州730070）

電站概況：某水電站是為徑流引水式電站，樞紐工程主要任務(wù)是發(fā)電，電站裝機(jī)容量51MW，3 臺單機(jī)容量為17MW 的水輪機(jī)組。1 號機(jī)組經(jīng)1# 主變 與2 號、3 號機(jī)組經(jīng)2# 主變匯入110kv 母線,經(jīng)出現(xiàn)110kv 出線線路送出。廠用系統(tǒng)采用分段運行，400v 廠用Ⅰ段、Ⅱ段取自10.5kv 母線Ⅰ段、Ⅱ段。柴油發(fā)電機(jī)備用。

1 事故前的運行方式

1#機(jī)組與1#主變、3#機(jī)組與2#主變（中性點接地）固定方式連接經(jīng)110KV 母線與天騰1117 線與系統(tǒng)并網(wǎng)運行，2#機(jī)組停機(jī)備用。系統(tǒng)電壓為118KV，系統(tǒng)頻率為50Hz,P1=17.4MW、Q1=3.4MVar, P3=6.1MW、Q3=2.3Mvar。 廠用系統(tǒng)11B 帶廠用I段、12B 帶廠用II 段分段運行，13B 帶生活區(qū)，廠房柴油發(fā)電機(jī)冷備用，樞紐由14B 經(jīng)15B 供電，16B 充電備用，樞紐柴油發(fā)電機(jī)冷備用。直流母線分段運行。樞紐水位2010.80m。

2 故障現(xiàn)象

上位機(jī)報3#機(jī)組主保護(hù)裝置定子接地基波零序電壓I 段動作，3#機(jī)組后備保護(hù)TV 斷線動作。2B 低后備保護(hù)裝置故障動作，零序過壓動作。3#機(jī)組主保護(hù)裝置定子接地基波零序電壓I 段動作，定值為8V，延時3s,實際3U0=86.64V,動作正確。2B零序過壓動作，定值為140V,延時100s,實際為3U0=152.45V。

3 故障查找及原因分析

3.1 故障查找

3.1.1 檢查3#機(jī)旁主保護(hù)裝置顯示“3#機(jī)組定子接地基波零序電壓I 段動作”零序序電壓為86.64V，機(jī)端相電壓Ua=104.93V，Ub=20.17V，Uc=86.34V。線電壓為Uab=105.26V，Ubc=104.68V，Uac=106.42V。3#機(jī)組交采裝置顯示Ua=10.3KV，Ub=0KV，Uc=10.5KV。3#機(jī)旁后備保護(hù)裝置顯示TV 斷線告警。檢查2B后備保護(hù)裝置顯示母線電壓為Ua=103.14V,Ub=8.89V,Uc98.08V。

3.1.2 水輪機(jī)層檢查發(fā)現(xiàn)三臺發(fā)電機(jī)出線匯集處，散熱風(fēng)機(jī)至穿墻電纜一段有絕緣異味。

3.1.3 對3 號機(jī)出口斷路器113DL 分閘?！?B 后備保護(hù)裝置故障”告警復(fù)歸，“零序過壓”告警復(fù)歸。保護(hù)裝置顯示母線電壓正常為Ua=58.8V，Ub=58.8V，Uc=58.8V。檢查高壓配電室發(fā)現(xiàn)3# 機(jī) 組PT 柜 顯 示Ua=10.5KV，Ub=0KV，Uc=10.51KV，廠 用10.5KVII 段電壓為Ua=6KV，Ub=6.1KV，Uc=6.3KV。

3.1.4 對3#機(jī)組逆變滅磁至空轉(zhuǎn)。3#機(jī)組主保護(hù)“定子接地基波零序電壓I 段動作”告警復(fù)歸，3#機(jī)組后備保護(hù)“TV 斷線告警”復(fù)歸。之后對3#機(jī)組停機(jī)做安全措施。

3.2 原因分析

3.2.1 3#發(fā)電機(jī)B 相電纜絕緣擊穿導(dǎo)致3#發(fā)電機(jī)定子接地基波零序電壓I 段動作?；阈螂妷篒 段動作定值為8V，實際為86.64V 滿足動作條件，動作行為正確。

3.2.2 3 臺機(jī)組發(fā)電機(jī)出線電纜敷設(shè)密集，散熱條件不良。自投運起就存在嚴(yán)重發(fā)熱情況，尤其在主廠房與電纜夾層的穿墻處，所有電纜匯聚于此，排列密集，發(fā)熱嚴(yán)重，夏季滿負(fù)荷時高達(dá)80 度。2009 年曾對電纜橋架進(jìn)行了局部改造，增加通風(fēng)措施，散熱情況有一定改善，但不能從根本上消除。初步分析，長時間電纜高溫運行，導(dǎo)致絕緣下降造成絕緣擊穿。

4 故障處理

4.1 對3#發(fā)電機(jī)及電纜搖絕緣發(fā)現(xiàn)B 相絕緣為零，之后將發(fā)電機(jī)、高壓開關(guān)柜與電纜斷開檢查，發(fā)電機(jī)絕緣良好，出線電纜B 相其中一根電纜（B 相）絕緣為零。

4.2 重新見部分電纜全部排除完畢，未發(fā)現(xiàn)異常情況。對主廠房與電纜夾層的穿墻處電纜進(jìn)行了仔細(xì)檢查，由于此處電纜敷設(shè)密集，電纜根本無法移動，借助照相機(jī)、鏡子等工具進(jìn)行檢查，可見部分未發(fā)現(xiàn)異常。

4.3 重新測量故障電纜絕緣為1MΩ，絕緣有所恢復(fù)，呈高阻性接地。對電纜兩端終端進(jìn)行分解檢查，未發(fā)現(xiàn)異常情況。應(yīng)用電阻法測量，由于此時電纜呈高阻性接地，電阻法測量結(jié)果無法判斷故障點位置。重新敷設(shè)3#機(jī)出口電纜（B 相）故障相，盡快恢復(fù)3#機(jī)組。電纜敷設(shè)完畢后，并拆除橋架防火隔板，增加通風(fēng)措施，并進(jìn)行了耐壓試驗合格。3#機(jī)開機(jī)，零起升壓正常，并網(wǎng)運行。

5 結(jié)論

由于發(fā)電機(jī)定子單相接地后不會產(chǎn)生很大的故障電流，在允許時間內(nèi)不會出現(xiàn)故障，所以定子繞組單相接地保護(hù)通常只發(fā)信號或延時跳閘。

5.1 以下是處理方法：

發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)發(fā)出“定子接地”報警后，根據(jù)發(fā)電機(jī)定子電壓參數(shù)變化進(jìn)行比較，判明接地相別和真、假接地。

5.1.1 若是假接地，應(yīng)檢查并判明發(fā)電機(jī)電壓互感器熔斷的相別，視具體情況，帶電或停機(jī)更換熔斷器，如果帶電更換熔斷器，應(yīng)做好人身安全措施和防止繼電保護(hù)誤動的措施

5.1.2 若是真接地，按以下步驟處理：a.首先查與該發(fā)電機(jī)所連接設(shè)備的一次回路，便于觀察的電纜和設(shè)備有無明顯接地點，首先打開發(fā)電機(jī)蓋板觀察孔發(fā)電機(jī)內(nèi)部、然后按順序檢查：發(fā)電機(jī)出口至主變低壓側(cè)引線、勵磁變、機(jī)組PT、母線PT、廠變高壓側(cè)及它們之間連接一次接線。b.如接地點在發(fā)電機(jī)外部采取排除方法查找，設(shè)法消除，由退出母線PT，廠用變壓器倒換備用變供電，發(fā)電機(jī)出口開關(guān)解列、機(jī)組PT 的順序查找，在退出后故障消失;如果接地點在發(fā)電機(jī)內(nèi)部，應(yīng)立即停機(jī)。c.最后轉(zhuǎn)移負(fù)荷或開啟備用機(jī)組，對故障機(jī)組做安全措施，然后對發(fā)電內(nèi)部定子繞組采取相應(yīng)的方法測量、查找、處理。

5.2 排查同時注意某些技巧

5.2.1 查找必須及時。由于定子一點接地后發(fā)電機(jī)其工作不穩(wěn)定，避免造成兩點接地，在機(jī)組運行期間，2 小時內(nèi)不能查找故障原因，必須停機(jī)處理。

5.2.2 加強(qiáng)巡檢。大負(fù)荷運行下，在發(fā)電機(jī)端部、引出線橋架等容易發(fā)熱部位檢查，加強(qiáng)巡回次數(shù)、巡回質(zhì)量，做到重點部位重點檢測。

5.2.3 為防止誤判斷，觀察接地現(xiàn)象是否消失時，應(yīng)從信號、電壓參數(shù)、光字牌及指示情況綜合判斷;

5.2.4 查找時按順序查找。先判別真假接地、再檢查相連接一次系統(tǒng)、再用排除法，最后停機(jī)處理。

5.3 查找接地故障時的注意事項

5.3.1 定子一點接地查找時，應(yīng)經(jīng)值班負(fù)責(zé)人的允許，做好相應(yīng)的應(yīng)急措施，動作快，防止兩點接地，發(fā)電機(jī)燒毀擴(kuò)大事故;

5.3.2 防止人為造成短路或另一點接地，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)嚴(yán)重事故發(fā)生;

5.3.3 查找故障，必須二人及以上進(jìn)行，穿絕緣鞋、戴絕緣手套，防止人身觸電，做好安全監(jiān)護(hù);

5.3.4 運行狀態(tài)更換保險防止保護(hù)誤動作，必要時解除可能誤動的保護(hù)，然后更換一次保險。

本文探討對此類事故發(fā)生時，引導(dǎo)生產(chǎn)運行人員用正確的思路分析，合理來處理事故和分析查找存在的故障。通過對測量發(fā)電機(jī)定子電壓參數(shù)比較判別真假接地，再通過與發(fā)電機(jī)相連設(shè)排除方法進(jìn)行分析，在結(jié)合實際縮短了事故時間，快速準(zhǔn)確處理事故，防止擴(kuò)大化，確保發(fā)電機(jī)的安全穩(wěn)定運行，避免造成經(jīng)濟(jì)損失。