發電機定子接地故障處理與技巧

劉文海

（甘肅電投大容電力雜木河發電分公司，甘肅 蘭州730070）

電站概況：某水電站是為徑流引水式電站，樞紐工程主要任務是發電，電站裝機容量51MW，3 臺單機容量為17MW 的水輪機組。1 號機組經1# 主變 與2 號、3 號機組經2# 主變匯入110kv 母線,經出現110kv 出線線路送出。廠用系統采用分段運行，400v 廠用Ⅰ段、Ⅱ段取自10.5kv 母線Ⅰ段、Ⅱ段。柴油發電機備用。

1 事故前的運行方式

1#機組與1#主變、3#機組與2#主變（中性點接地）固定方式連接經110KV 母線與天騰1117 線與系統并網運行，2#機組停機備用。系統電壓為118KV，系統頻率為50Hz,P1=17.4MW、Q1=3.4MVar, P3=6.1MW、Q3=2.3Mvar。 廠用系統11B 帶廠用I段、12B 帶廠用II 段分段運行，13B 帶生活區，廠房柴油發電機冷備用，樞紐由14B 經15B 供電，16B 充電備用，樞紐柴油發電機冷備用。直流母線分段運行。樞紐水位2010.80m。

2 故障現象

上位機報3#機組主保護裝置定子接地基波零序電壓I 段動作，3#機組后備保護TV 斷線動作。2B 低后備保護裝置故障動作，零序過壓動作。3#機組主保護裝置定子接地基波零序電壓I 段動作，定值為8V，延時3s,實際3U0=86.64V,動作正確。2B零序過壓動作，定值為140V,延時100s,實際為3U0=152.45V。

3 故障查找及原因分析

3.1 故障查找

3.1.1 檢查3#機旁主保護裝置顯示“3#機組定子接地基波零序電壓I 段動作”零序序電壓為86.64V，機端相電壓Ua=104.93V，Ub=20.17V，Uc=86.34V。線電壓為Uab=105.26V，Ubc=104.68V，Uac=106.42V。3#機組交采裝置顯示Ua=10.3KV，Ub=0KV，Uc=10.5KV。3#機旁后備保護裝置顯示TV 斷線告警。檢查2B后備保護裝置顯示母線電壓為Ua=103.14V,Ub=8.89V,Uc98.08V。

3.1.2 水輪機層檢查發現三臺發電機出線匯集處，散熱風機至穿墻電纜一段有絕緣異味。

3.1.3 對3 號機出口斷路器113DL 分閘。“2B 后備保護裝置故障”告警復歸，“零序過壓”告警復歸。保護裝置顯示母線電壓正常為Ua=58.8V，Ub=58.8V，Uc=58.8V。檢查高壓配電室發現3# 機 組PT 柜 顯 示Ua=10.5KV，Ub=0KV，Uc=10.51KV，廠 用10.5KVII 段電壓為Ua=6KV，Ub=6.1KV，Uc=6.3KV。

3.1.4 對3#機組逆變滅磁至空轉。3#機組主保護“定子接地基波零序電壓I 段動作”告警復歸，3#機組后備保護“TV 斷線告警”復歸。之后對3#機組停機做安全措施。

3.2 原因分析

3.2.1 3#發電機B 相電纜絕緣擊穿導致3#發電機定子接地基波零序電壓I 段動作。基波零序電壓I 段動作定值為8V，實際為86.64V 滿足動作條件，動作行為正確。

3.2.2 3 臺機組發電機出線電纜敷設密集，散熱條件不良。自投運起就存在嚴重發熱情況，尤其在主廠房與電纜夾層的穿墻處，所有電纜匯聚于此，排列密集，發熱嚴重，夏季滿負荷時高達80 度。2009 年曾對電纜橋架進行了局部改造，增加通風措施，散熱情況有一定改善，但不能從根本上消除。初步分析，長時間電纜高溫運行，導致絕緣下降造成絕緣擊穿。

4 故障處理

4.1 對3#發電機及電纜搖絕緣發現B 相絕緣為零，之后將發電機、高壓開關柜與電纜斷開檢查，發電機絕緣良好，出線電纜B 相其中一根電纜（B 相）絕緣為零。

4.2 重新見部分電纜全部排除完畢，未發現異常情況。對主廠房與電纜夾層的穿墻處電纜進行了仔細檢查，由于此處電纜敷設密集，電纜根本無法移動，借助照相機、鏡子等工具進行檢查，可見部分未發現異常。

4.3 重新測量故障電纜絕緣為1MΩ，絕緣有所恢復，呈高阻性接地。對電纜兩端終端進行分解檢查，未發現異常情況。應用電阻法測量，由于此時電纜呈高阻性接地，電阻法測量結果無法判斷故障點位置。重新敷設3#機出口電纜（B 相）故障相，盡快恢復3#機組。電纜敷設完畢后，并拆除橋架防火隔板，增加通風措施，并進行了耐壓試驗合格。3#機開機，零起升壓正常，并網運行。

5 結論

由于發電機定子單相接地后不會產生很大的故障電流，在允許時間內不會出現故障，所以定子繞組單相接地保護通常只發信號或延時跳閘。

5.1 以下是處理方法：

發現發電機發出“定子接地”報警后，根據發電機定子電壓參數變化進行比較，判明接地相別和真、假接地。

5.1.1 若是假接地，應檢查并判明發電機電壓互感器熔斷的相別，視具體情況，帶電或停機更換熔斷器，如果帶電更換熔斷器，應做好人身安全措施和防止繼電保護誤動的措施

5.1.2 若是真接地，按以下步驟處理：a.首先查與該發電機所連接設備的一次回路，便于觀察的電纜和設備有無明顯接地點，首先打開發電機蓋板觀察孔發電機內部、然后按順序檢查：發電機出口至主變低壓側引線、勵磁變、機組PT、母線PT、廠變高壓側及它們之間連接一次接線。b.如接地點在發電機外部采取排除方法查找，設法消除，由退出母線PT，廠用變壓器倒換備用變供電，發電機出口開關解列、機組PT 的順序查找，在退出后故障消失;如果接地點在發電機內部，應立即停機。c.最后轉移負荷或開啟備用機組，對故障機組做安全措施，然后對發電內部定子繞組采取相應的方法測量、查找、處理。

5.2 排查同時注意某些技巧

5.2.1 查找必須及時。由于定子一點接地后發電機其工作不穩定，避免造成兩點接地，在機組運行期間，2 小時內不能查找故障原因，必須停機處理。

5.2.2 加強巡檢。大負荷運行下，在發電機端部、引出線橋架等容易發熱部位檢查，加強巡回次數、巡回質量，做到重點部位重點檢測。

5.2.3 為防止誤判斷，觀察接地現象是否消失時，應從信號、電壓參數、光字牌及指示情況綜合判斷;

5.2.4 查找時按順序查找。先判別真假接地、再檢查相連接一次系統、再用排除法，最后停機處理。

5.3 查找接地故障時的注意事項

5.3.1 定子一點接地查找時，應經值班負責人的允許，做好相應的應急措施，動作快，防止兩點接地，發電機燒毀擴大事故;

5.3.2 防止人為造成短路或另一點接地，導致發電機嚴重事故發生;

5.3.3 查找故障，必須二人及以上進行，穿絕緣鞋、戴絕緣手套，防止人身觸電，做好安全監護;

5.3.4 運行狀態更換保險防止保護誤動作，必要時解除可能誤動的保護，然后更換一次保險。

本文探討對此類事故發生時，引導生產運行人員用正確的思路分析，合理來處理事故和分析查找存在的故障。通過對測量發電機定子電壓參數比較判別真假接地，再通過與發電機相連設排除方法進行分析，在結合實際縮短了事故時間，快速準確處理事故，防止擴大化，確保發電機的安全穩定運行，避免造成經濟損失。