發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地故障分析與處理

丁浩 周文

【關(guān)鍵詞】燃煤電站 發(fā)電機(jī) 轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地 故障分析

1 概述

印尼中加里曼丹工程為新建2×270t/h循環(huán)流化床鍋爐，2×66MW高溫高壓凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組，采用山東濟(jì)南發(fā)電設(shè)備廠提供的型號(hào)為50WX18Z-05LLT發(fā)電機(jī)，于2016年1月1日凌晨正式并網(wǎng)投運(yùn)，完成相關(guān)試驗(yàn)后正常停機(jī)維護(hù)。

2月7日08點(diǎn)，機(jī)組負(fù)荷為22.23MW，運(yùn)行中控室監(jiān)控系統(tǒng)上“轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地”第一次閃報(bào)，立即對(duì)發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置（南瑞繼保RCS-985RS/SS）進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)測(cè)量值Rg在13.16Ω附件寬幅波動(dòng)；對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)（湖北南銀TDWLT-01S型靜態(tài)勵(lì)磁系統(tǒng)）可見(jiàn)部分進(jìn)行逐一檢查，無(wú)異常破損、松動(dòng)及燒焦氣味等現(xiàn)象出現(xiàn)。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，發(fā)電機(jī)發(fā)生一點(diǎn)接地故障后，通常并不形成電流通路，勵(lì)磁電流仍保持正常，對(duì)發(fā)電機(jī)并無(wú)直接傷害，故沒(méi)有采取立即停機(jī)檢查的措施。2月8日14點(diǎn)20分，發(fā)電機(jī)“轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地”保護(hù)動(dòng)作跳閘停機(jī)，在此期間綜保裝置出現(xiàn)過(guò)多次轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地閃報(bào)，立即安排停爐檢查。

2 事故分析與處理

發(fā)電機(jī)發(fā)生接地故障通常可分為三類：瞬時(shí)性接地故障、斷續(xù)性接地故障以及永久性接地故障。根據(jù)上述轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)信號(hào)頻繁觸發(fā)、轉(zhuǎn)子對(duì)地阻值跳變的特點(diǎn)，可初步排除永久性接地故障的可能。本工程所使用的保護(hù)裝置為“乒乓”式原理，輸入端與發(fā)電機(jī)大軸和轉(zhuǎn)子繞組的負(fù)極相連，其動(dòng)作反應(yīng)的是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子對(duì)大軸絕緣電阻的下降。汽側(cè)與勵(lì)側(cè)各一套接地碳刷，其中轉(zhuǎn)子接地保護(hù)二次線經(jīng)勵(lì)側(cè)接地碳刷連接大軸，而大軸的本身接地是由汽側(cè)的接地碳刷通過(guò)引線與發(fā)電機(jī)基座相連接形成接地點(diǎn)，此碳刷是供轉(zhuǎn)子接地保護(hù)和測(cè)量轉(zhuǎn)子繞組正、負(fù)對(duì)地電壓使用，通過(guò)正、負(fù)對(duì)地電壓值來(lái)計(jì)算對(duì)地電阻，依此來(lái)檢測(cè)整個(gè)回路對(duì)地絕緣情況。

2.1 勵(lì)磁系統(tǒng)靜態(tài)、動(dòng)態(tài)檢測(cè)

在回路電纜絕緣無(wú)破損、接線螺絲緊固的前提下，對(duì)滅磁開(kāi)關(guān)出線進(jìn)行絕緣檢查。首先將勵(lì)磁電刷拆除，同時(shí)拆啟勵(lì)、過(guò)壓、滅磁回路線，采用萬(wàn)用表分別測(cè)量正對(duì)地、負(fù)對(duì)地以及正負(fù)極間絕緣電阻，測(cè)量結(jié)果均大于18.44MΩ（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)≥0.5 MΩ）。依次接入上述功能回路并測(cè)試絕緣，結(jié)果滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。同樣，以直流匯流母排為切入點(diǎn)，分別對(duì)#1、#2勵(lì)磁柜各部分進(jìn)行正對(duì)地、負(fù)對(duì)地以及正負(fù)極間絕緣電阻進(jìn)行測(cè)量，未出現(xiàn)異常情況。

基于上述測(cè)試結(jié)果，勵(lì)磁變高壓側(cè)搭接臨時(shí)電源，由勵(lì)磁回路對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子施加直流電壓，進(jìn)行對(duì)地電壓測(cè)量。在升壓期間，測(cè)試轉(zhuǎn)子負(fù)極對(duì)地直流電壓約為93V，正極對(duì)地直流電壓為225V，大軸對(duì)地電壓約為6V，當(dāng)切換至交流檔測(cè)試電壓約為120V，且極不穩(wěn)定，波動(dòng)幅度大。據(jù)此分析，可排除勵(lì)磁系統(tǒng)接地故障的可能性。若該系統(tǒng)存在接地情況，必然會(huì)出現(xiàn)一極電壓為零，另一極升至全電壓的情況。

2.2 二次回路檢測(cè)

在外電路檢查正常的基礎(chǔ)上，分別對(duì)故障錄波和保護(hù)裝置回路極間絕緣電阻進(jìn)行測(cè)試，正負(fù)對(duì)地絕緣電阻最小值為150MΩ，其中故障錄波裝置“電壓、電流”通道和保護(hù)裝置“一點(diǎn)接地”通道對(duì)地電阻均顯示為無(wú)限大，該回路正常。

2.3 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路直流電阻檢測(cè)

在隔離所有外部回路的情況下，測(cè)試發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣數(shù)值為50MΩ，并在停機(jī)盤車狀態(tài)下，采用直流電阻測(cè)試儀（LTCA-10），對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行直流電阻測(cè)試，測(cè)試結(jié)果為167.0mΩ，與發(fā)電機(jī)出廠前（179.3mΩ）及投用前（154.2mΩ）相比較，變化幅度小于2%，未見(jiàn)異常，符合規(guī)范要求。另外，采用兆歐表2500V檔，測(cè)量轉(zhuǎn)子線圈對(duì)地絕緣為26.41 MΩ，可判定轉(zhuǎn)子不存在接地情況，若存在，則會(huì)放電擊穿。

2.4 結(jié)果分析及事故處理

針對(duì)上述檢測(cè)及分析結(jié)果，在排除勵(lì)磁系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地的可能性的情況下，初步判斷為保護(hù)裝置誤動(dòng)作。對(duì)汽側(cè)碳刷接觸電阻進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果呈現(xiàn)不均勻跳變趨勢(shì)，這一點(diǎn)與繼保裝置一點(diǎn)接地多次閃報(bào)相一致。進(jìn)而對(duì)汽側(cè)與勵(lì)側(cè)碳刷接觸處進(jìn)行外觀檢查，發(fā)現(xiàn)汽側(cè)大軸表面銹蝕十分嚴(yán)重，表面凸凹不平，碳刷間存在明顯間隙。針對(duì)這一現(xiàn)象，采用顆粒度較小的水砂紙，在盤車的狀態(tài)下對(duì)其接觸面進(jìn)行均勻打磨，保證碳刷與大軸有良好接觸。經(jīng)此處理后，發(fā)電機(jī)再次并網(wǎng)運(yùn)行期間未再出現(xiàn)發(fā)電機(jī)一點(diǎn)接地故障報(bào)警信號(hào)，整個(gè)運(yùn)行情況良好。

3 總結(jié)分析

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路一點(diǎn)接地是發(fā)電機(jī)較常出現(xiàn)的故障形式，系統(tǒng)仍可保持正常運(yùn)行狀態(tài)。但是如果轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地故障不能及時(shí)排除，使得轉(zhuǎn)子繞組對(duì)地已經(jīng)產(chǎn)生電壓，同時(shí)勵(lì)磁回路對(duì)地電壓有所升高，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)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，進(jìn)而形成兩點(diǎn)接地。此時(shí)流過(guò)故障點(diǎn)的短路電流將大幅增加，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子繞組及勵(lì)磁回路過(guò)熱而損壞，同時(shí)，轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地也會(huì)破壞整個(gè)磁場(chǎng)的對(duì)稱性，造成整個(gè)機(jī)組強(qiáng)烈震動(dòng)。因而，根據(jù)本次跳機(jī)事故可總結(jié)經(jīng)驗(yàn)：

（1）由碳刷接觸面不均勻引起的接地保護(hù)裝置動(dòng)作的實(shí)例較少，同時(shí)由于該項(xiàng)目#1機(jī)組為新投運(yùn)機(jī)組，并且正常停機(jī)檢修時(shí)間不長(zhǎng)，未考慮當(dāng)?shù)赜昙境掷m(xù)降雨的氣候特點(diǎn)，起機(jī)前忽視了碳刷接觸面的檢查和清理工作。

（2）普遍采用的非注入式接地保護(hù)原理依靠勵(lì)磁繞組本身的電氣量構(gòu)成判斷依據(jù)，使得故障排查時(shí)容易局限在勵(lì)磁回路上。并當(dāng)出現(xiàn)碳刷接觸電阻不穩(wěn)定時(shí)，保護(hù)裝置會(huì)多次發(fā)出一點(diǎn)接地動(dòng)作信號(hào)，進(jìn)而觸發(fā)兩點(diǎn)接地動(dòng)作。

（3）根據(jù)NR RCS-985RS/SS系列保護(hù)裝置原理，在發(fā)電機(jī)運(yùn)行中，還應(yīng)注意軸承的絕緣情況，定期對(duì)碳刷進(jìn)行檢查和維護(hù)，經(jīng)常清理軸承座周圍絕緣處的贓物，防止贓物形成導(dǎo)電回路，使軸承失去絕緣。

參考文獻(xiàn)

[1]李軍.發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)誤動(dòng)的原因分析及處理[J].廣西電業(yè)， 2005（105）：96.

[2]林躍.300MW汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地故障的處理[J].貴州電力技術(shù)，2016（5）：36.

[3]杜宗軒.電氣設(shè)備運(yùn)行技術(shù)問(wèn)答[M].北京：中國(guó)電力出版社，2003.