水輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子一點接地故障原因分析及處理

馮海妹

【摘要】發(fā)電機在正常運行時，其勵磁回路與地之間會產(chǎn)生一定的絕緣電阻和分布電容，兩值的大小取決于發(fā)電機內(nèi)部的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及其冷卻的方法，而當其轉(zhuǎn)子的絕緣水平遭到破壞時，就會發(fā)生故障。本文結(jié)合筆者多年水電站檢修及運行實際經(jīng)驗，針對一起水輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子動態(tài)一點接地故障的原因進行分析，并根據(jù)接地現(xiàn)象和轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)進行了有效處理，為同類型故障的處理提供了有益參考。

【關(guān)鍵詞】發(fā)電機；轉(zhuǎn)子；一點接地

一、一點接地的危害

當發(fā)生一點接地時，電流沒有形成回路，理論上，此時的轉(zhuǎn)子雖然僅只有一點接地，但機組仍然可以繼續(xù)正常運行，注意，此時的運行狀態(tài)是極不安全的，雖然轉(zhuǎn)子為一點接地，倘若此時有發(fā)生另一點接地，這時轉(zhuǎn)子為兩點接地，轉(zhuǎn)子的繞組會發(fā)生短路，會造成轉(zhuǎn)子的繞組與鐵芯被燒壞，或轉(zhuǎn)子與定子發(fā)生碰撞而使得整個機組發(fā)生強烈的震動。通常為了提高對電磁的轉(zhuǎn)換效率，發(fā)電機組的轉(zhuǎn)子線圈與定子線圈之間的空氣氣隙都較小，僅為幾毫米，因此在發(fā)電機組運轉(zhuǎn)時對于轉(zhuǎn)子與定子之間的穩(wěn)定性的要求就會較高，且要保證其可發(fā)生的震動要在一定值得范圍內(nèi)，一旦超出了所規(guī)定的的震動值，會對發(fā)電機轉(zhuǎn)子與定子的鐵芯和線圈造成摩擦碰撞損傷；水輪發(fā)電機組的轉(zhuǎn)子直徑比較大，轉(zhuǎn)子與定子之間的間隙比較小，倘若發(fā)生兩點接地的情況時，會產(chǎn)生一定的單邊磁拉力造成發(fā)電機組急劇的震動，震動值遠遠會超過發(fā)電機組可允許的震動值范圍，這樣強烈的震動會是轉(zhuǎn)子將定子的鐵芯損壞擦傷。

二、一點接地信號出現(xiàn)原因分析

一般的情況下，轉(zhuǎn)子線圈接地，其主要發(fā)生的原因可以概括為如下幾點。轉(zhuǎn)子繞阻與碳刷滑環(huán)之間的連接結(jié)構(gòu)為：發(fā)電機的勵磁電流借助于靜止碳刷通過旋轉(zhuǎn)的滑環(huán)流入轉(zhuǎn)子繞阻，而碳刷是安裝在刷架上的。通過恒壓式彈簧的壓迫，使得能夠和滑環(huán)滑動接觸。一般的發(fā)電機，其轉(zhuǎn)子的磁極線圈繞組多選取的是裸扁銅帶繞制而成的，在導(dǎo)線和導(dǎo)線之間選用的是環(huán)氧玻璃布板進行相關(guān)的隔離。當這些轉(zhuǎn)子在運行的過程中，很容易沾染一些灰層、粉末等，當這些廢棄物質(zhì)填充了裸線周圍，以及裸線與鐵心之間的間隙的時候，氣候和環(huán)境就很容易在這個時候起到影響的作用，比如在潮濕的天氣，當這些物質(zhì)吸收了水汽之后，就會使得絕緣性能大打折扣，有礙設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。當在正常電壓等的沖擊下，周圍物質(zhì)發(fā)生炭化，絕緣程度會進一步的降低，當周圍物質(zhì)發(fā)生炭化到一定程度時，就會出現(xiàn)轉(zhuǎn)子一點接地故障。高速旋轉(zhuǎn)離心力增加使導(dǎo)電螺釘與絕緣紙之間發(fā)生碰摩損壞絕緣，應(yīng)該加強制造工藝及絕緣水平，防止發(fā)生類似碰摩。另外，對于轉(zhuǎn)子一點接地故障的產(chǎn)生原因，還有很多。上述介紹的就是造成轉(zhuǎn)子一點接地故障的主要原因。關(guān)于該方面的研究，雖然在一定程度上取得了一些成績，但是依然存在著很多的問題。

三、發(fā)電機運行中發(fā)生轉(zhuǎn)子一點接地故障處理

當發(fā)電機在運行中發(fā)生轉(zhuǎn)子一點接地故障時，按規(guī)程，如故障不能消除，運行兩小時應(yīng)停機檢查處理。發(fā)生轉(zhuǎn)子一點接地故障后，當班的運行人員應(yīng)申請停下機組檢查：（1）對機組轉(zhuǎn)子回路的絕緣檢查；（2）校驗轉(zhuǎn)子一點接地保護裝置；（3）檢查轉(zhuǎn)子外部和內(nèi)部設(shè)備；（4）檢查保護的控制回路接線和端子。

四、對水輪發(fā)電機組日常維護處理措施

1、要對水輪發(fā)電機組進行日常清潔

為了能夠?qū)崿F(xiàn)水電站安全有序的運行，要加強對發(fā)電機滑環(huán)室清潔的管理。在滑環(huán)室中滑環(huán)等部位是清潔的重點。要保證設(shè)備絕緣能力，滑環(huán)室中刷架支撐絕緣和極間絕緣破損并且處理不當都會造成安全事故的發(fā)生。吸塵器吸匯塵效果不明或因機組滑環(huán)室與軸承油盆靠近，由于漏油，油霧對碳粉的吸附作用造成滑環(huán)室內(nèi)各絕緣件絕緣性能下降，這些情況都會導(dǎo)致水輪發(fā)電機組不能夠正常進行工作，因此日常工作中做好清潔工作是保證設(shè)備安全運行的重點。

2、加大轉(zhuǎn)子引線日常檢修維護力度

（1）在機組的檢修時注意觀察轉(zhuǎn)子引線的固定與連接處，是否有發(fā)生位移的跡象，如位移量較明顯，說明此處受力較大，應(yīng)分析出原因，并增加固定夾與擋板夾或改進連接方式，避免轉(zhuǎn)子引線因位移較大而發(fā)生拉斷的現(xiàn)象。

（2）在機組的檢修時注意觀察轉(zhuǎn)子引線絕緣是否有的破損、老化等現(xiàn)象，是否有油污、水、灰塵等污物積累。若絕緣材料破損、老化，應(yīng)及時更換該部件，若有污物，應(yīng)及時清理干凈。同時應(yīng)分析造成絕緣破損的原因，及時解決。

（3）若機組長時間停機或檢修，注意對轉(zhuǎn)子引線的防潮，適時對其干燥。同時在啟機前，檢查一遍絕緣電阻，看是否在許用值范圍內(nèi)。

3、要在運行過程中保證隨時進行監(jiān)視

水電站在科技發(fā)展的帶動下呈現(xiàn)自動化發(fā)展，因此值守水電站是電力生產(chǎn)部門中一項重要的工作，關(guān)系到水電站能夠安全運行。在水電站中進行的值守人員要對水電站中的設(shè)備、系統(tǒng)、安全管理條例等有著明確的掌握，保證設(shè)備系統(tǒng)的安全正常運行。水電站系統(tǒng)安全高效運行需要專業(yè)工作人員充分了解設(shè)備運行情況，發(fā)現(xiàn)問題及時對設(shè)備進行調(diào)整，采取巡視檢查的方式能夠降低事故發(fā)生的幾率。

結(jié)束語

通過上述分析得知，引起發(fā)電機轉(zhuǎn)子一點接地故障發(fā)生的原因有許多，但是掌握了轉(zhuǎn)子一點接地保護的原理，定期對發(fā)電機勵磁系統(tǒng)進行檢查、清潔，就能很好地預(yù)防發(fā)電機轉(zhuǎn)子接地故障的發(fā)生，確保發(fā)電機的安全穩(wěn)定運行。