某電廠1060MW發(fā)電機轉子一點接地故障處理與分析

蔡曉科

摘??要：本文結合某電廠發(fā)電機發(fā)生轉子一點接地故障導致跳機實際案列，介紹了發(fā)電機轉子一點接地保護的構成，特點，故障處理及防范措施制定。

關鍵詞：發(fā)電機??轉子??一點接地

1、概述

某發(fā)電廠3號發(fā)電機為東方電機有限公司生產的型號QFSN-1060-2-27三相同步交流汽輪發(fā)電機，勵磁方式采用ABB?UNITROL5000靜態(tài)勵磁系統(tǒng)。3號發(fā)變組采用國電南京自動化有限公司生產的DGT-801型保護裝置，兩套配置，正常運行時，發(fā)變組保護A、C屏僅投入一套轉子接地保護，另一退出套備用。

2、發(fā)電機轉子一點接地保護原理簡述

發(fā)電機轉子一點接地保護采用注入直流電源原理，直流電源由裝置自產。在轉子繞組的負極與大軸之間注入50V電壓，通過裝置內部電子開關定時切換，實時計算轉子對地絕緣電阻值及泄露電流，在發(fā)電機運行及不運行時，均可監(jiān)視發(fā)電機勵磁回路的對地絕緣。發(fā)電機轉子一點接地保護等效電路圖如圖1所示：圖中Us為注入式電源，電壓為直流50V;Ue為轉子繞組電壓;Qs為電子開關;R1、R2為內部電阻，阻值為30kΩ，Rg為發(fā)電機轉子等效對地絕緣電阻。

圖1：發(fā)電機轉子一點接地保護等效電路圖

設：Ic為Qs閉合時的電流，Io為Qs打開時的電流，且令。

當Qs處于閉合狀態(tài)時：

（1）

當Qs處于打開狀態(tài)時：

（2）

通過（1）（2）式子可得：（3）

因此，發(fā)電機轉子對地絕緣電阻值主要取決于：第一，發(fā)變組保護裝置計算的的泄露（開、合）電流;第二、發(fā)電機轉子（包括勵磁回路）真實絕緣情況。

3、發(fā)電機轉子一點接地動作事故經過及檢查、處理情況

3.1事故經過

2018年11月26日，3號發(fā)變組保護C屏轉子一點保護跳閘出口，發(fā)電機解列。停機后對發(fā)電機轉子回路進行檢查，未發(fā)現(xiàn)任何故障點，次日發(fā)電機恢復并網。并網后跟蹤記錄3號發(fā)變組保護屏轉子泄露電流情況，發(fā)現(xiàn)泄露電流一直處于上漲趨勢。由于該機組為供熱機組，冬季不具備停機條件，一直監(jiān)視運行，供熱季過后，利用機組調停，對3號發(fā)電機轉子回路進行徹底檢查。泄露電流變化趨勢見下表：

3.2電氣一次設備檢查情況

（1）停機后，拆除3號發(fā)電機勵磁碳刷小室碳刷，測量發(fā)電機轉子對地絕緣大于500MΩ，排除發(fā)電機轉子本體異常。

（2）退出3號發(fā)變組保護C屏轉子負極和大軸功能壓板，測量勵磁回路直流母線對地絕緣0.3MΩ，絕緣偏低。

（3）打開勵磁回路共箱母線，發(fā)現(xiàn)勵磁正負極母排最低位置軟連接處表面存在明顯臟污情況，除此之外未發(fā)現(xiàn)明顯異常。將發(fā)電機勵磁共箱母線內部徹底清理后，再次測量勵磁回路直流母線絕緣0.45MΩ，絕緣偏低。

（4）檢查3號發(fā)電機碳刷小室下部勵磁母排絕緣處理不完全，與發(fā)電機滑環(huán)（集電環(huán)）導體連接部位向下延伸40cm左右為裸銅排，且裸銅排穿心通過碳刷小室底部基礎鋼板，裸銅排與鋼板之間的距離約1cm。且發(fā)電機勵端存在潤滑油泄露情況，碳粉堆積現(xiàn)象。

3.3發(fā)電機轉子二次回路檢查情況

（1）檢查3號發(fā)變組C屏轉子一點接地保護定值R1=15kΩ，t1=5s，發(fā)信;R2=1kΩ，t1=2s，跳閘;定值與定值單一致。

（2）檢查3號發(fā)變組保護A、C屏至3號勵磁調節(jié)器轉子電壓二次電纜接線正確緊固，測量電纜對地絕緣均大于500MΩ，絕緣合格。

（3）對3號發(fā)變組保護A、C屏轉子一點接地保護進行補充校驗時，發(fā)現(xiàn)發(fā)變組保護裝置轉子一點接地絕緣電阻值采樣值比加入的標準電阻值偏小。

3.4原因分析

1. 在發(fā)電機歷次檢修時，未及時發(fā)現(xiàn)碳刷小室下部勵磁母排為裸銅排，未進行絕緣處理，且發(fā)電機勵端長期存在滲油情況，碳刷與滑環(huán)摩擦產生的碳粉粘連對地形成回路，導致勵磁回路絕緣降低。
2. 咨詢發(fā)變組保護廠家研發(fā)人員得知，保護裝置內部電子開關切換時間為1-2s。而3號發(fā)變組C屏轉子一點接地保護定值整定為：R1=15kΩ，t1=5s，發(fā)信;R2=1kΩ，t1=2s，跳閘，跳閘延時不符合導則要求。同時發(fā)變組保護裝置在絕緣電阻計算出的絕緣電阻值比實際轉子絕緣電阻值偏小，可能存在保護誤動情況。

3.5防范措施

（1）對3號發(fā)電機碳刷小室下部，與發(fā)電機滑環(huán)（集電環(huán)）導體連接部位向下延伸40cm左右為裸銅排的部位絕緣處理;同時對碳刷小室內部油氣，碳粉徹底清理，并使用無水酒精對發(fā)電機碳刷、刷架、集電環(huán)等部位徹底擦拭。

（2）重新整定發(fā)電機轉子一點接地保護定值為：R1=30kΩ，t1=5s，發(fā)信;R2=0.5kΩ，t2=10s，跳閘。

（3）對發(fā)變組保護裝置內部發(fā)電機轉子一點接地絕緣電阻采樣系數(shù)進行校準、修正，提高采樣準確率。

3.6實施效果

通過采取相應措施，3號發(fā)電機轉子回路絕緣值達到2.9MΩ。同時，發(fā)變組保護屏顯示的絕緣電阻為119.9981kΩ，在發(fā)電機額定負荷下，轉子泄露電流為0.17mA。

4.結束語

發(fā)電機作為發(fā)電企業(yè)最重要的設備之一，其安全穩(wěn)定運行直接影響企業(yè)效益。檢修期間應加強對發(fā)電機轉子一、二次回路絕緣的檢查、預試;對保護裝置采樣精度校準、修正;熟練掌握保護原理并根據(jù)保護原理嚴格對保護定值進行整定;日常應加強對碳刷小室碳粉、積灰、積油的清理。

參考文獻

[1]潘文威.發(fā)電機轉子一點接地故障分析與查找[J].紅水河，2015.2

[2]陶瑞基，黃春明.發(fā)電機轉子動態(tài)故障接地處理[J].電氣應用，2011.8