1000MW發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子接地保護(hù)的相關(guān)研究

張曉東

摘要：發(fā)電機(jī)是電力生產(chǎn)的基本設(shè)備，在人們的日常生活中占據(jù)舉足輕重的地位。轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地是發(fā)電機(jī)非常常見的故障，本文結(jié)合企業(yè)的1000MW發(fā)電機(jī)運(yùn)行中的轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)跳閘的問題，對(duì)傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)存在的問題進(jìn)行了論述，然后對(duì)轉(zhuǎn)子接地故障的測試方法進(jìn)行詳細(xì)的分析。經(jīng)過系統(tǒng)的檢測方法，最后解決了轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地故障，保證了設(shè)備的正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)組;轉(zhuǎn)子接地保護(hù)

一、前言

隨著對(duì)發(fā)電機(jī)需求量的增加，對(duì)發(fā)電機(jī)組成系統(tǒng)的安全穩(wěn)定的性能也有了更高的要求。這就需要對(duì)發(fā)電機(jī)故障進(jìn)行及時(shí)有效的診斷，而現(xiàn)在的檢測方法大多數(shù)都是在線監(jiān)測方法，當(dāng)然也有一些機(jī)組的檢查需要停止運(yùn)行才能進(jìn)行檢查。發(fā)電機(jī)一點(diǎn)接地對(duì)發(fā)電機(jī)不會(huì)產(chǎn)生太大的影響，但是，二點(diǎn)接地故障造成轉(zhuǎn)子電流增大，造成發(fā)電機(jī)產(chǎn)生嚴(yán)重的損壞。轉(zhuǎn)子對(duì)地絕緣的損壞并不是一蹴而就的，需要持續(xù)較長的時(shí)間。在這段時(shí)間內(nèi)，若能發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)，找到故障點(diǎn)位置，則可以就行進(jìn)行科學(xué)合理的檢修[1]。企業(yè)使用的1000MW發(fā)電機(jī)組造價(jià)較高，還擁有較高的額定電壓，因此對(duì)轉(zhuǎn)子的接地保護(hù)研究工作是非常必要的。

二、傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)存在的問題

（一）概述

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一般由勵(lì)磁線圈和線圈引線以及阻尼繞組組成，這些轉(zhuǎn)子部件在發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)會(huì)受到當(dāng)超過極限的電流及離心力，部件會(huì)產(chǎn)生損壞。在發(fā)電機(jī)組中，轉(zhuǎn)子繞組是比較容易發(fā)生故障的部位。除了本身結(jié)構(gòu)的故障外，轉(zhuǎn)子繞組的短路故障，轉(zhuǎn)子接地故障是經(jīng)常出現(xiàn)的故障。

當(dāng)轉(zhuǎn)子接地故障是一點(diǎn)接地時(shí)，由于不能形成完整的回路，所以不會(huì)對(duì)機(jī)組產(chǎn)生危害。但是，當(dāng)出現(xiàn)兩點(diǎn)接地故障時(shí)，兩點(diǎn)之間構(gòu)成一個(gè)回路，會(huì)形成較大的破壞，造成轉(zhuǎn)子繞組的損壞。因此，對(duì)1000MW的轉(zhuǎn)子接地保護(hù)提出了更高要求。切換采樣式是傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子接地保護(hù)經(jīng)常采取比較成熟的方式，并且擁有較高的靈敏度。切換采樣式原理也有不足之處：第一點(diǎn)就是發(fā)電機(jī)投入勵(lì)磁后，切換采樣式才可正常使用。第二點(diǎn)是發(fā)電機(jī)在沒投入勵(lì)磁之前，對(duì)轉(zhuǎn)子繞組絕緣缺乏足夠的監(jiān)控。第三點(diǎn)是轉(zhuǎn)子接地保護(hù)一般會(huì)集成到機(jī)組的保護(hù)設(shè)備內(nèi)，這就需要將轉(zhuǎn)子電壓輸入到機(jī)組的保護(hù)屏中，這樣會(huì)增加故障發(fā)生的可能性。

（二）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組接地的原因

根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，主絕緣損壞是造成轉(zhuǎn)子繞組接地的主要原因，但是根據(jù)數(shù)據(jù)分析和轉(zhuǎn)子接地故障統(tǒng)計(jì)來看，最主要有以下幾個(gè)方面造成的：一是轉(zhuǎn)子的制造質(zhì)量達(dá)不到要求;二是設(shè)備及時(shí)的檢修維護(hù)，當(dāng)檢修不合格時(shí)，也會(huì)造成事故的發(fā)生;三是在轉(zhuǎn)子上有一些導(dǎo)電的物質(zhì)，例如車削所留的金屬碎屑;四是氫氣濕度過大。以上問題的發(fā)生都會(huì)造成故障的發(fā)生。

三、轉(zhuǎn)子接地故障的測試方法

在勵(lì)磁回路一點(diǎn)穩(wěn)定接地的情況下，先測量轉(zhuǎn)子繞組以外的勵(lì)磁回路，當(dāng)外部回路沒有問題時(shí)，先測量轉(zhuǎn)子繞組接地電阻值，若大于五十歐時(shí)，可采用工頻電流的方法降低電阻值，通過其將接地點(diǎn)燒穿使得電阻降至五十歐以下;穩(wěn)定接地時(shí)，接地電阻不足五十歐，可利用下面的測試方法對(duì)接地位置進(jìn)行檢查：

（一）電壓表法測試轉(zhuǎn)子接地故障

電壓表法測試方法指的是：在轉(zhuǎn)子繞組兩端分布著匯流環(huán)，在匯流環(huán)上施加電壓，然后通過電壓表對(duì)正負(fù)匯流環(huán)間電壓進(jìn)行測量。令U為匯流環(huán)對(duì)地電壓，U為負(fù)匯流環(huán)對(duì)地電壓，通過以下公式對(duì)接地點(diǎn)的接地電阻值進(jìn)行計(jì)算：

式中：

U——兩匯流環(huán)間電壓（V）;

U——正匯流環(huán)的對(duì)地電壓（V）;

U₂——負(fù)匯流環(huán)的對(duì)地電壓（V）;

R——接地點(diǎn)電阻（Ω）;

R——電壓表內(nèi)阻（Ω）。

（二）直流電阻比較法

直流電阻比較法說的就是在機(jī)器不運(yùn)行的狀態(tài)下，對(duì)轉(zhuǎn)子繞組的直流電阻進(jìn)行測量，以及對(duì)兩端匯流環(huán)對(duì)地的直流電阻進(jìn)行測量，在電阻測量選用采用雙臂電橋進(jìn)行測量。然后通過下面兩個(gè)公式計(jì)算轉(zhuǎn)子繞組接地點(diǎn)的近似位置，測量示意圖1如下。

式中：

L——轉(zhuǎn)子繞組總長。

L——接地點(diǎn)與正匯流環(huán)的距離

L——接地點(diǎn)與負(fù)匯流環(huán)的距離

R及R數(shù)值在事實(shí)上比較小，如R稍大，由于測量誤差的影響下，計(jì)算結(jié)果會(huì)出現(xiàn)較大偏差，達(dá)不到想要的精確度，所以測量時(shí)需要將接線端連接牢固。我們可以先用萬用表進(jìn)行電阻的阻值進(jìn)行初步測定大致范圍后，然后再用雙臂電橋進(jìn)行精準(zhǔn)的測定。最后，在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的示意圖的基礎(chǔ)上，得到每套繞組尺寸，和轉(zhuǎn)子繞組總尺寸，以及得出發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地點(diǎn)具體位置。

（三）直流大電流法

當(dāng)接地電阻為穩(wěn)定接地時(shí)，并且電阻在幾歐以下的情況時(shí)，可用大電流對(duì)位置進(jìn)行查找。

在對(duì)不穩(wěn)定轉(zhuǎn)子接地點(diǎn)的位置進(jìn)行查找時(shí)，可以將不穩(wěn)定接地向穩(wěn)定接地進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后，便可以運(yùn)用穩(wěn)定接地點(diǎn)的測試方法進(jìn)行測量。具體的不穩(wěn)定接地的轉(zhuǎn)換方式可以細(xì)分為以下兩種：第一種是，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組隨著溫度的不同而不同時(shí)，將強(qiáng)大的直流電輸入繞組，就會(huì)使其接地，然后采用直流壓降法對(duì)其測量。第二種是，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組隨轉(zhuǎn)速和溫度變化而變化時(shí)，對(duì)繞組在運(yùn)動(dòng)下加熱，使其接地，然后用直流壓降法進(jìn)行測量[2]。

四、結(jié)論

在以后工作中我們要做好對(duì)設(shè)備的維護(hù)檢修工作，避免不必要的停機(jī)檢修工作，也將繼續(xù)加強(qiáng)1000MW發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子接地保護(hù)的研究，為我國的發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行盡一份力量。

參考文獻(xiàn)：

[1]王秀霞，王學(xué)榮，閆寒，等.發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)研究[J].華電技術(shù)，2018，40（4）：19-21.