發(fā)電機(jī)定子接地故障報警的分析與處理

劉立燦

（河鋼股份有限公司邯鄲分公司能源中心，河北邯鄲 056015）

1 概述

邯鋼某燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠2007年建成投產(chǎn)，安裝有2 臺發(fā)電機(jī)組，其中1#為燃?xì)獍l(fā)電機(jī)，額定功率28.5 MW，以燃燒高爐、轉(zhuǎn)爐煤氣或者高爐轉(zhuǎn)爐混合煤氣為動力推動燃?xì)廨啓C(jī)旋轉(zhuǎn)，拖動發(fā)電機(jī)發(fā)電；2#為汽輪發(fā)電機(jī)，額定功率20.5 MW，運(yùn)用燃?xì)獾臒崮芗訜徨仩t產(chǎn)生蒸汽，拖動汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。2臺發(fā)電機(jī)均在10 kV母線并網(wǎng)發(fā)電，通過升壓變壓器將發(fā)電機(jī)發(fā)出的10 kV電壓升壓至110 kV等級電壓，送至上級110 kV變電站。

發(fā)電廠電氣主接線如圖1所示。

圖1 燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠電氣主接線圖

2 故障經(jīng)過

電廠工藝設(shè)備檢修消缺完畢，值班人員聯(lián)系調(diào)度，得到開機(jī)許可后，開啟煤氣加壓機(jī)、燃機(jī)啟動電機(jī)，啟動燃?xì)廨啓C(jī)，燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行正常后，燃?xì)獍l(fā)電機(jī)并網(wǎng)成功。檢查燃?xì)獍l(fā)電機(jī)運(yùn)行正常后，燃機(jī)啟動電機(jī)、煤氣加壓機(jī)分閘停運(yùn)，這時發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置發(fā)出“定子接地故障”報警信號。

值班電氣人員立即對電氣參數(shù)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)10 kV 廠用電母線A、B、C 三相電壓分別是5 300 V、6 500 V、6 500 V，測量母線電壓互感器開口角電壓為10 V，運(yùn)行電壓明顯異常。

通知電廠值班操作人員將燃?xì)獍l(fā)電機(jī)解列，發(fā)電機(jī)解列后，電壓異常并沒有消除。

在工藝設(shè)備的配合下，將10 kV 母線上所有給水泵、循環(huán)水泵、廠用變斷路器分閘，只保留升壓變壓器10 kV斷路器在合位，母線電壓仍不正常。

將所有配出分路斷路器小車?yán)翙z修位置，母線電壓恢復(fù)正常，電壓互感器開口角電壓為零。對各分路斷路器進(jìn)行電氣試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)煤氣加壓機(jī)斷路器A 相機(jī)構(gòu)連桿鎖緊銷子脫落，導(dǎo)致A 相真空滅弧室不能可靠分閘，如圖2 所示。對該斷路器機(jī)構(gòu)連桿進(jìn)行維修并試驗(yàn)合格后，發(fā)電機(jī)再開機(jī)、并網(wǎng)后各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)恢復(fù)正常，發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置沒有再發(fā)“定子接地故障”信號。

圖2 斷路器連桿鎖緊銷子脫落

3 原因分析

（1）煤氣壓縮機(jī)A相滅弧室由于連桿銷子脫落，斷路器分閘后，A 相滅弧室沒有斷開，B、C 相滅弧室正常分閘，其分閘后的電路如圖3所示。

圖3 煤氣壓縮機(jī)停機(jī)后斷路器A相不能分閘后的等效電路圖

從圖3 可以看出，A 相真空滅弧室由于連桿銷子脫落沒有斷開，而B、C 兩相正常斷開，相當(dāng)于電纜的A相芯線通過電動機(jī)繞組使B、C相芯線均帶有A 相電壓，而三相芯線對電纜接地的屏蔽層相當(dāng)于一個電容，即10 kV 母線A 相相當(dāng)于接了一個電纜三相芯線對地電容Cx負(fù)荷。

（2）由于A 相通過電纜電容接地，經(jīng)過實(shí)測，煤氣加壓機(jī)電纜對地電容Cx 為3.65 μF，對地電容電流Ic計算如下：

式中：Uφ——母線相電壓；

Cx——電纜芯線對地電容。

也就是說，A 相對地電容電流為6.07 A，導(dǎo)致電壓互感器開口角出現(xiàn)10 V 的零序電壓，發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置發(fā)出“定子接地故障”的報警信號。

4 處理措施

本次故障雖然發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置發(fā)出“定子接地故障”報警信號，很顯然并不是發(fā)電機(jī)定子真的接地引起的，而是由于煤氣加壓機(jī)斷路器機(jī)構(gòu)連桿鎖緊銷子脫落、A 相滅弧室不能分閘引起的。為此制定如下措施。

（1）對10 kV 斷路器機(jī)構(gòu)連桿銷子進(jìn)行改進(jìn)。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，斷路器機(jī)構(gòu)連桿鎖緊銷子外形尺寸較大，容易與外部散熱座摩擦，受機(jī)械力脫落。經(jīng)與斷路器廠家聯(lián)系，購進(jìn)外形尺寸較小的鎖緊銷子，全部替換掉原來尺寸較大的鎖緊銷子，避免與散熱座摩擦脫落。改進(jìn)前后的比較圖如圖4所示。

圖4 連桿鎖緊銷子改進(jìn)效果比較圖

（2）定期對開關(guān)設(shè)備進(jìn)行檢修、維護(hù)、試驗(yàn)，及時發(fā)現(xiàn)和消除隱患，確保電氣設(shè)備狀態(tài)良好。

5 結(jié)束語

斷路器機(jī)構(gòu)連桿鎖緊銷子改進(jìn)后，沒有再發(fā)生類似銷子脫落故障，說明改進(jìn)取得了良好的效果。