發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組一點(diǎn)接地故障的快速檢查及處理

張國(guó)穩(wěn)，錢仕英，祁光勝

（甘肅小三峽發(fā)電有限公司，甘肅蘭州 730050）

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組一點(diǎn)接地故障的快速檢查及處理

張國(guó)穩(wěn)，錢仕英，祁光勝

（甘肅小三峽發(fā)電有限公司，甘肅蘭州 730050）

小峽水電站位于黃河干流上游甘肅境內(nèi)，電站總裝機(jī)容量230M W，安裝4臺(tái)半傘式軸流轉(zhuǎn)漿式機(jī)組，發(fā)電機(jī)型號(hào)為S F-J 57.5-88/2500。2004年10月首臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電，2005年底4臺(tái)發(fā)電機(jī)組相繼投產(chǎn)發(fā)電，電站通過竣工驗(yàn)收。發(fā)電機(jī)自投運(yùn)后相繼發(fā)生了4號(hào)機(jī)組、1號(hào)機(jī)組轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地故障，經(jīng)過技術(shù)人員認(rèn)真分析原因，檢查和處理故障，在最短的時(shí)間內(nèi)使故障機(jī)組歸調(diào)運(yùn)行，保證了電站的正常運(yùn)行及電網(wǎng)的安全供電，為公司的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益做了貢獻(xiàn)。分析2臺(tái)機(jī)組發(fā)生轉(zhuǎn)子繞組一點(diǎn)接地故障的原因，都是由于在機(jī)組安裝過程中施工單位在轉(zhuǎn)子磁極上遺留有螺母或者金屬焊渣引起的金屬性接地故障。下面以1號(hào)機(jī)組轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地故障為例，對(duì)故障發(fā)生的經(jīng)過和分析檢查處理過程進(jìn)行詳細(xì)的介紹。

1 故障經(jīng)過

1.1 運(yùn)行方式

小峽水電站110kV主接線方式為單母分段。故障前110kV單母線聯(lián)絡(luò)方式正常運(yùn)行，1號(hào)機(jī)組、2號(hào)機(jī)組接甲母線運(yùn)行，3號(hào)機(jī)組、4號(hào)機(jī)組接乙母線運(yùn)行，全廠有功負(fù)荷190M W，其中1號(hào)機(jī)組有功負(fù)荷50M W，1號(hào)機(jī)組無功負(fù)荷5M V·A。

1.2 故障現(xiàn)象

2006年10月1日20 時(shí)44 分，運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)電站監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)出：1號(hào)機(jī)A柜保護(hù)裝置報(bào)警、1號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地報(bào)警，現(xiàn)地檢查為“1號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)靈敏接地信號(hào)、1號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地信號(hào)”動(dòng)作，保護(hù)監(jiān)視盤測(cè)得1號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)子電壓正對(duì)地16.9V，負(fù)對(duì)地241.8V。1號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)子接地電阻在0.2～1.4k Ω之間變化。

2 檢查及處理

2.1 初步分析及對(duì)策

接到運(yùn)行人員報(bào)告，技術(shù)人員首先應(yīng)初步判斷接地極位置、接地性質(zhì)及接地程度。從監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警信號(hào)及保護(hù)監(jiān)視盤打印報(bào)告對(duì)接地極及接地程度進(jìn)行初步判斷：轉(zhuǎn)子電壓正對(duì)地16.9V，負(fù)對(duì)地241.8V，表明接地極應(yīng)為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極正極范圍；1號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)子接地電阻在0.2～1.4k Ω之間變化，表明轉(zhuǎn)子繞組存在類似于金屬性接地故障存在。

按運(yùn)行規(guī)程做以下處理：暫時(shí)調(diào)整機(jī)組之間負(fù)荷分配，轉(zhuǎn)移故障機(jī)組負(fù)荷，嚴(yán)密監(jiān)視機(jī)組運(yùn)行狀況，進(jìn)一步判斷信號(hào)的正確性以及發(fā)生接地的大概位置。在最短的時(shí)間內(nèi)檢查確認(rèn)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地故障后做停機(jī)處理。

2.2 檢查過程

電站技術(shù)人員在機(jī)組繼續(xù)保持低負(fù)荷運(yùn)行的情況下首先檢查了勵(lì)磁盤柜內(nèi)FMK、電源回路等未見異常情況，由于接地信號(hào)一直存在，表明該故障一直存在。依據(jù)《運(yùn)行規(guī)程》，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生一點(diǎn)接地時(shí)不允許長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，需做停機(jī)處理。

22 時(shí)14 分，電站運(yùn)行人員聯(lián)系調(diào)度將1號(hào)機(jī)停機(jī)，在做好相關(guān)安全措施后，檢修人員對(duì)該機(jī)組勵(lì)磁大線、刷架、滑環(huán)進(jìn)行檢查，仍未發(fā)現(xiàn)明顯異常，測(cè)量發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組絕緣電阻為0.01M Ω。隨后取下電刷，對(duì)轉(zhuǎn)子回路絕緣電阻進(jìn)行分段檢查，通過檢查對(duì)所測(cè)絕緣數(shù)據(jù)分析，確認(rèn)接地點(diǎn)在滑環(huán)及轉(zhuǎn)子繞組間。隨后經(jīng)研究決定先打開發(fā)電機(jī)風(fēng)洞內(nèi)轉(zhuǎn)子引線與磁極間的2個(gè)連接點(diǎn)，對(duì)轉(zhuǎn)子接地點(diǎn)進(jìn)行分段查找。

1 時(shí)00 分經(jīng)申請(qǐng)調(diào)度同意，1號(hào)機(jī)退出備用轉(zhuǎn)檢修。2時(shí)35分1號(hào)機(jī)備用轉(zhuǎn)檢修操作完畢，2時(shí)50分發(fā)出“1號(hào)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地檢查及試驗(yàn)”工作票。相關(guān)工作按照公司相關(guān)流程進(jìn)行。

檢修人員打開轉(zhuǎn)子引線與磁極間連接點(diǎn)測(cè)量絕緣電阻后，確認(rèn)接地點(diǎn)在轉(zhuǎn)子磁極或磁極間，測(cè)量磁極對(duì)地電位法對(duì)接地點(diǎn)進(jìn)行查找，在轉(zhuǎn)子回路中通入I=33.6A，電位分布如表1所示。

測(cè)試部位U6-7對(duì)地U8-9對(duì)地U10-11對(duì)地U12-13對(duì)地U14-15對(duì)地U16-17對(duì)地U18-19對(duì)地－0.418－0.238－0.064－0.222－0.389－0.557－0.761測(cè)試值/V

2.3 故障處理

通過對(duì)滑環(huán)間對(duì)地電位值的分析計(jì)算，確定了接地點(diǎn)大概位置在10號(hào)～11號(hào)磁極處，打開11號(hào)磁極附近的幾塊上擋風(fēng)板進(jìn)行檢查測(cè)量，發(fā)現(xiàn)10號(hào)、11號(hào)磁極對(duì)地電位值變化異常，進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)：11號(hào)磁極位距磁極上部約1.4m與極間擋風(fēng)板及轉(zhuǎn)子磁軛間有一異物；10號(hào)磁極位距磁極上部約1.1m與磁極擋風(fēng)板間有一異物，詳細(xì)位置如圖1所示。

圖1 焊渣位置示意圖Fig.1 Welding slag position diagram

將焊渣從上面用鐵絲捅下吊在轉(zhuǎn)子下?lián)躏L(fēng)板上，然后測(cè)量轉(zhuǎn)子絕緣電阻為1.1G Ω，打開下?lián)躏L(fēng)板取出發(fā)現(xiàn)的全部異物，為2塊長(zhǎng)度2～3c m形狀不規(guī)則的焊渣及幾粒較小的焊渣碎物，再測(cè)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣電阻為1.1G Ω，絕緣合格后，立即恢復(fù)1號(hào)機(jī)組。次日21時(shí)59分，1號(hào)發(fā)電機(jī)組由檢修轉(zhuǎn)熱備用。至此，從發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子接地故障至故障處理完畢機(jī)組歸調(diào)轉(zhuǎn)入熱備用，僅僅用了1天的時(shí)間，正是應(yīng)用了電位分布法快速檢查出了具體的故障點(diǎn)才使得在最短的時(shí)間內(nèi)完成了所有的檢查處理工作，防止設(shè)備出現(xiàn)重大損壞事故，同時(shí)為電站創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益。

3 原因分析

從取出的焊渣實(shí)物看，上面局部位置有絕緣油漆，確認(rèn)為施工單位安裝時(shí)未清理干凈的遺留物，在機(jī)組運(yùn)行時(shí)由于震動(dòng)，掉在磁極與極間擋風(fēng)板間隙中，隨著運(yùn)行中磁極的磁化作用，漸漸形成了磁極線圈裸銅部位與轉(zhuǎn)子磁軛或者磁極鐵芯間的固定連接，造成轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地。

4 危害性分析

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子常見的故障是一點(diǎn)接地故障[4]。

正常運(yùn)行狀態(tài)下，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組對(duì)地有一定的絕緣電阻與分布電容，其絕緣電阻一般大于1M Ω。

發(fā)生一點(diǎn)接地故障后該繞組某一點(diǎn)或者某一部分失去絕緣性能，轉(zhuǎn)子繞組與轉(zhuǎn)軸間的絕緣電阻接近零值或保持低電阻接觸運(yùn)行。由于發(fā)生轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地后由于此時(shí)未形成電流回路，對(duì)發(fā)電機(jī)運(yùn)行尚無直接影響；但是，如在勵(lì)磁回路中出現(xiàn)第二個(gè)接地點(diǎn)時(shí)，將形成二點(diǎn)接地故障，這樣，故障點(diǎn)流過相當(dāng)大的故障電流而燒傷轉(zhuǎn)子本體，并使磁勵(lì)繞組引過熱而燒傷，同時(shí)由于繞組被短接，使氣隙磁通失去平衡從而引起振動(dòng)甚至還可使軸系磁化，嚴(yán)重危害發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行。

所以，在運(yùn)行規(guī)程中規(guī)定了當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地故障時(shí)，應(yīng)轉(zhuǎn)移負(fù)荷，停機(jī)處理。在《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》中也規(guī)定了當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)生轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地故障時(shí)，應(yīng)立即查明故障點(diǎn)和性質(zhì)，如系穩(wěn)定性的金屬接地故障應(yīng)立即停機(jī)進(jìn)行處理。

5 結(jié)語

5.1 方法探討

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地故障在水電站中較常見，當(dāng)出現(xiàn)該故障信號(hào)時(shí)應(yīng)引起高度重視，應(yīng)在最短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行停機(jī)檢查處理，防止故障的進(jìn)一步擴(kuò)大釀成設(shè)備重大損壞事故。電位分布法是檢查發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地故障的最為快速有效的方法之一，在對(duì)轉(zhuǎn)子繞組進(jìn)行電位檢查時(shí)各磁極電位值測(cè)量的準(zhǔn)確性以及對(duì)測(cè)量數(shù)值的分析是判斷接地位置的關(guān)鍵。

5.2 經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

在機(jī)組安裝或者檢修時(shí)應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)施工管理和工序工藝管理，防止螺帽、焊渣等金屬性物質(zhì)遺留在發(fā)電機(jī)內(nèi)部。同時(shí)應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行《發(fā)電機(jī)風(fēng)洞管理辦法》，尤其機(jī)組檢修期間要加強(qiáng)所有帶入、帶出風(fēng)洞物品、材料、工器具的登記管理。并做好機(jī)組投運(yùn)前的檢查驗(yàn)收工作，防止類似故障的發(fā)生。

[1]中華人民共和國(guó)電力工業(yè)部.DL/T 596—1996電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程[S].北京：中國(guó)電力出版社，1997.

[2]李建明，朱康.高壓電氣設(shè)備試驗(yàn)方法[M].北京：中國(guó)電力出版社，2001:423-427.

[3]QB/XSX 102.XX01—2008小峽水電站運(yùn)行規(guī)程[S].國(guó)投甘肅小三峽發(fā)電有限公司，2008.

[4]楊文超，王愿平.發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地故障診斷一例[J].河北電力技術(shù)，2001，20（4）：22-23.

YANG Wen-chao，WANG Yuan-ping.An example of generator rotor ground fault diagnosis[J].Hebei Electric Power，2001，20（4）:22-23（in Chinese）.

Quick Check and Treatment of One-Point Grounding Fault in Generator Rotor Windings

ZHANG Guo-wen，QIAN Shi-ying，QI Guang-sheng
（Gansu Xiaosanxia Power Co.，Ltd.，Lanzhou 730050，Gansu，China）

This paper introduces an example of the quick check and treatment of one-point grounding fault in generator rotor windings for Xiaosanxia Hydropower Station using potential distribution，analyzes the cause of malfunction，and points out the hazards of the generator rotor winding is ground fault.Stressed unit installation and maintenance process should strictly enforce the provisions of the relevant process technology standards and generators wind tunnel management，should conduct careful inspection and acceptance of the new installation and maintenance unit before operation of the generator wind tunnel，to prevent the rotor one-point grounding fault from occurring.

generator；rotor；grounding fault

以實(shí)例介紹了應(yīng)用電位分布法對(duì)小峽水電站發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組一點(diǎn)接地故障快速檢查及處理，對(duì)故障原因進(jìn)行了分析，指出發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組一點(diǎn)接地故障的危害。強(qiáng)調(diào)了在機(jī)組安裝及檢修過程中應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)工序工藝標(biāo)準(zhǔn)以及發(fā)電機(jī)風(fēng)洞管理規(guī)定，對(duì)新安裝及檢修機(jī)組在投運(yùn)前對(duì)發(fā)電機(jī)風(fēng)洞認(rèn)真檢查驗(yàn)收，防止轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地故障的發(fā)生。

發(fā)電機(jī)；轉(zhuǎn)子；接地故障

1674-3814（2012）08-0051-03

T V 734

B

2012-05-16。

張國(guó)穩(wěn)（1972—），男，工程師，主要從事水電廠電氣一次專業(yè)技術(shù)管理工作；

錢仕英（1972—），女，工程師，主要從事水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)管理工作；

祁光勝（1968—），男，工程師，主要從事水電廠電氣一次專業(yè)技術(shù)管理工作。

（編輯 李沈）