水轮发电机转子接地处理方法_夏保国

水轮发电机转子接地处理方法 夏保国 哈尔滨电机厂有限责任公司 黑龙江哈尔滨 150040 摘要水电站中水轮发电机是主要设备 必须其保证安全稳定运行 发现故障要及时排除 重点介绍了水轮发电机安装故障隐患之一转子接地 并叙述转子一点接地 转子二点接地原因 现 象及处理方法 以实例说明转子接地分析 排查 判断及处理过程 关键词转子接地 转子一点接地 转子二点接地 励磁系统 DOI 10 3969 J ISSN 1008 7281 2015 04 13 中图分类号 TM312文献标识码 B文章编号 1008 7281 2015 04 0041 003 Processing Approach for otor Earthing of Hydro Generator Xia Baoguo Harbin Electric Machinery Company Limited Harbin 150040 China AbstractHydro generator is the main equipment of hydropower station its security and stability in service should be guaranteed faults should be disposed in time This paper mainly introduces rotor earthing one of hidden dangers of the hydro generator installation emphasis on the reason phenomenon and processing approach of one point earthing and two points earthing of the rotor analysis Check judgement and processing approach of the rotor earthing are ex plained by example Key wordsEarthing of the rotor one point earthing of the rotor tow point earthing of the rotor excitation system 0引言 水轮发电机是水电站的主要设备 运行安全 与否 直接影响到每个水电站的经济效益 同时也 直接影响电网安全稳定的供电 水轮发电机组长 期运行过程中 存在各种安全隐患 其中转子接地 对机组的安全运行危害最大 且查找原因相当困 难 特别是动态接地故障与磁极旋转有关 静止状 态下接地现象消失 这就给故障点的查找和处理 增加了难度 要求技术人员具备安全意识 及时 发现和消除转子接地故障 1转子接地的原因 转子接地的原因有很多 主要有以下四方面 1 工作人员在励磁回路上工作时 因不慎误碰 或其他原因造成转子接地 2 转子集电环 磁 极 引线等部位绝缘损坏 3 机组长期运行绝缘 老化 转子绕组绝缘局部过热老化引起转子接地 4 励磁回路污垢等引起转子接地 2转子接地种类及处理方法 2 1转子一点接地及处理方法 转子回路一点接地时 因线圈与地面尚未形 成电流回路 故障点无电流通过 励磁系统仍保持 正常状态 不影响机组的正常运行 对发电机无直 接危害 但一点接地后 励磁回路对地电压升高 容易引发第二点接地 危害很大 判定转子一点接地 检查 转子一点接地 信 号是否能够复归 若能复归 则为瞬时接地 若不 能复归 应检查转子一点接地保护是否正常 若正 常 则可测量正 负极对地电压 鉴定是否发生了 接地 若发现某极对地电压降到零 另一极对地电 压升至全电压 正 负极之间的电压值 则可确 定发生了一点接地 转子一点接地处理方式 1 检查励磁回路 各部位有无明显损伤或因污垢接地 若因脏污接 14 EXPLOSION PROOF ELECTRIC MACHINE 2015 4 50 2 对有关回路进行详细外 观检查 必要时轮流停用整流柜 以判断是否由于 整流柜直流回路接地引起 3 检查区分接地是 在励磁回路还是在测量保护回路 4 若转子接 地为一点稳定金属性接地 且无法查明故障点 除 加强监视机组运行外 尽快停机检查 5 转子一 点接地运行时 若机组又发生欠励磁或失步 一般 可认为发展到了两点接地 这时转子两点接地保 护启动跳闸 否则应立即人为停机 水布垭水电站 1 机组正式投入运行后不久 发生了转子一点接地的问题 经过对方排查 最终 确定由于碳粉堆积导致转子一点接地 2 2转子两点接地及处理方法 转子两点接地现象 当发电机转子绕组不同 位置发生两点接地或匝间短路时 转子电流剧增 转子和定子电压降低 无功功率明显降低 功率因 数提高甚至进相 机组振动较大 转子两点接地的危害 1 破坏发电机气隙 磁场的对称性 使气隙磁场不均匀发生畸变 气隙 磁通失去平衡 引起发电机的剧烈振动而损坏发 电机 无功出力降低 2 由于转子两点接地时 转子电流增加很多 造成励磁回路设备过热甚至 损坏 3 如果其中一点接地发生在转子绕组内 部 转子绕组也要出现部分过热 某公司水轮发电机组于 1966 年 5 月投入运 行 运行良好 2005 年 1 月 17 日发生转子接地事 故 机 组 型 号 为 TS854 156 40 额 定 容 量 l00MVA 额定电压 13 8kV 额定电流 4180A 转 子电压 320V 转子流 1225A 2005 年 1 月 17 日 23 42 时计算机监控系统 报警 保护装置报警动作 转子接地报警动 作 现场检查保护装置显示 g 3K 正常值为 300K U2 192V 正常值约为 127V 左右 励磁 回路外观检查未发现异常 故障信号不能复归 23 52 时停机检查转子接地故障 停机后转子接 地信号消失 断开发电机灭磁开关 摇测转子绝缘 电阻 200M 空载试验正常 1 月 18 日 13 32 时并入系统 13 43 时信号 相同 现场检查保护装置 g 0 9K U2 192V 测得转子正极对地电压约 100V 负对地电压约 65V 总电 压 165V 故 障 信 号 也 不 能 复 归 14 18 时发现保护装置显示 g 300K 按复归按 钮后转子接地信号复归 类似上述情况在以后几 天内连续发生多次 停机检查没有发现任何异常 情况 根据上述异常现象分析 造成转子接地保护 装置动作报警的原因有三方面 1 转子接地保 护装置异常引起 2 转子磁极外围设备 含功率 柜 灭磁开关 转子集电环 电刷 转子引线等 故 障引起 3 转子磁极存在接地现象 现场检查及处理过程 1 检查保护装置接 地 大轴 电刷的稳固性 接触性是否良好并进行 清洁 开机试验故障依然存在 排除了因接地 大 轴 电刷固定不稳或沾上油污引起接触不良而造 成 假接地 现象 2 对计算机保护装置进行检 查 装置各项测量试验数据正常 没有发现异常情 况 为了进一步验证计算机保护装置本身不存在 问题 1 月 20 日 17 40 时在机组保护外加接常规 的转子一点接地保护继电器 开机试验结果同样 出现 转子接地报警 信号 这就说明计算机保护 装置本身是正常的 3 对转子磁极外围设备 含 功率柜 输入输出刀闸 灭磁开关 转子集电环 电 刷 转子引线等 进行认真检查 转子回路整体外 观未发现明显接地现象及局部放电痕迹 连接线 头紧固 分别测量各部位绝缘电阻良好 各项试验 数据正常 也没有发现异常情况 4 对转子集电 环 电刷 刷架进行吸扫 开机试验 一切正常 但 转子接地故障依然存在 关闭励磁电流 跳开发电 机灭磁开关 拉开可控硅功率柜输人 输出刀闸 用 500V 兆欧表在转子集电环处测量转子绝缘电 阻值在 0 02 180M 之间呈周期性摆动 5 停机 后拆除挡风板 检查发现发电机转子 17 18 磁 极引线与引线压板螺母周围烧成黑洞 拆下检查 发现引线压板螺栓已烧损 2 3 磁极引线压板螺母烧损原因分析 磁极引线 压板螺母松动 转子磁极旋转过程中在离心力的 24 EXPLOSION PROOF ELECTRIC MACHINE 2015 4 50 2 刷架和滑环 由于碳粉油污混合 造成刷 架和滑环正负两极间绝缘击穿或接地绝缘处对地 短路 3 大轴引线与滑环连接处 此处也易因污 垢造成绝缘降低 4 大轴引线 有的大轴引线没有采用全部 外包绝缘而是裸汇流排形式 其对地绝缘处也易 因污垢造成绝缘降低 5 磁极线圈主绝缘 主要也是因为污垢的 原因造成绝缘降低 尤其是在磁极的上下两个端 部迎风面 6 磁极连接线 有的转子磁极之间的连接 是磁极与磁极直接相连的 与转子磁轭不相关联 因此就不存在接地的问题 但有的转子磁极间的 连接是以磁轭为中介的 这种结构就容易出现接 地故障 发生故障的原因有以下两方面 一是连 接板与磁轭间的绝缘部分 与磁极主绝缘的情况 类似 二是固定磁极连接线的固定螺栓 属接地 部分 与磁轭是直接金属连接 与磁极连接线之 间是通过绝缘套管绝缘的 如果套管破裂则可能 造成接地 或检修中由于粗心大意少装了绝缘套 管也会造成接地 这种情况属于金属性接地 由于 悬空可能在转子静止时测试还发现不了 但会在 以后的运行中暴露出来 这种情况还可能由于多 点接地造成绕组部分短路 这种漏装绝缘管的例 子无论在安装阶段 还是检修过程中时有发生 4结语 由于转子磁极在旋转过程中受离心力以及电 磁力 机械力引起振动的共同作用下 造成磁极松 动 引线部分反复受牵拉作用 绝缘损坏后产生接 地故障 这种动态接地故障与磁极旋转有关 静止 状态下接地现象消失 造成转子接地原因查找难 度很大 为确保水电站长期安全稳定运行 对转 子接地要有正确的认识 及时发现问题 及早查找 原因 尤其对于转子动态接地故障要根据实际情 况来查找接地点 参考文献 1 陈俊 谈涛 发电机转子绕组接地故障定位功能的 商榷 J 电力系统自动 2011 11 2 哈尔滨大电机研究所 水轮发电机设计与计算 北 京 机械工业出版社 1982 3 吴延滨 大型发电机定转子接地