蘇雪亮

（新興縣北峰山水庫管理處，廣東 新興 527400）

隨著電氣設(shè)備在電站中被廣泛采用，但同時也出現(xiàn)一些故障問題。常見電站電氣設(shè)備故障包括由電抗器接地導(dǎo)致的發(fā)電機(jī)中線電流不平衡、準(zhǔn)同期裝置失靈及電抗器、主變與線路的諧振；由中性點不接地系統(tǒng)電壓不平衡現(xiàn)象導(dǎo)致的高壓熔斷器熔斷和低壓熔斷器熔斷；以及由于發(fā)電機(jī)電壓達(dá)不到額定電壓和發(fā)電機(jī)內(nèi)部絕緣故障等導(dǎo)致的故障。

1 電抗器引發(fā)故障的處理

電站為了減少主變溫升，增加出力，往往將主變低壓側(cè)中心點經(jīng)電抗器接地，而發(fā)電機(jī)中心點直接接地，就會引起發(fā)電機(jī)中線電流不平衡、準(zhǔn)同期裝置失靈及電抗器、主變與線路的諧振。

1.1 中心線電流變化及其處理

對于幾臺發(fā)電機(jī)并列運行，中心線電流隨所帶負(fù)荷不平衡而發(fā)生巨大變化；且并列運行時，某臺發(fā)電機(jī)所帶負(fù)荷相對其他機(jī)組越大，則該機(jī)中心線的電流就越大。這是因為其他發(fā)電機(jī)三次諧波電流與該機(jī)形成環(huán)流，造成該機(jī)中心線電流大大增加。此時會導(dǎo)致中線過熱，甚至熔化。因此，要求并列運行時盡量調(diào)整各臺發(fā)電機(jī)所帶負(fù)荷的平衡。

1.2 準(zhǔn)同期并網(wǎng)裝置失靈及其處理

發(fā)電機(jī)中心線直接接地，系統(tǒng)側(cè)的“零點”（主變中心點）是經(jīng)電抗器而接地，對交流電來說，經(jīng)電抗器后電流就滯后電壓 90 °。

1.3 線路主與變及電抗器間的諧振

某電站3臺250 kW機(jī)組，兩臺175 kW機(jī)組，1號主變?nèi)萘繛?000 kWA，2號主變?nèi)萘繛?00 kWA。開機(jī)并網(wǎng)時發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)同期裝置失靈，同期轉(zhuǎn)向燈不正常，白燈、紅燈同時熄滅。測同期裝置引入電源電壓分別為210 V、340 V，測母線三相對地電壓分別為170 V、230 V、340 V，短路電抗器三相對地電壓均在220 V左右，同期裝置及轉(zhuǎn)向燈也恢復(fù)正常，以此現(xiàn)象判定為諧振。

處理方法有3種：①先投入2號主變并上一臺175 kW機(jī)組，破壞諧振點，再并250 kW機(jī)組；②采用1個轉(zhuǎn)換開關(guān)，250 kW機(jī)組并一臺前，先將電抗器短接，并上機(jī)組后再切除短接；③有條件的地方采取補償電容，一方面可以破壞諧振，另一方面又可以補償機(jī)組無功，這是最恰當(dāng)?shù)摹?/p>

2 中性點不接地系統(tǒng)電壓不平衡現(xiàn)象

2.1 電壓互感器熔斷器熔斷

電壓互感器熔斷器熔斷有高壓熔斷器熔斷和低壓熔斷器熔斷之分，出現(xiàn)的現(xiàn)象也不同。

2.1.1 高壓熔斷器熔斷

（1）單相高壓熔斷器熔斷。由于PT有一定的感應(yīng)電壓，故障相電壓降低，且不為零，非故障相電壓正常，向量角為120 °，同時由于熔斷器熔斷使一次側(cè)電壓不平衡，造成開口三角形有電壓，即有零序電壓。A相高壓熔斷器熔斷，矢量合成結(jié)果零序電壓3U0，數(shù)值等于相電壓Ux（下同），電壓表指示約為33 V左右，故能起動接地裝置，發(fā)出接地信號。若機(jī)組運行時出現(xiàn)這種情況，由于高壓熔斷器熔斷等于保護(hù)退出，故要求電站值班人員向調(diào)度申請停機(jī)，通知檢修、更換高壓熔斷器。

（2）兩相高壓熔斷器熔斷。同樣由于PT感應(yīng)效應(yīng)，故障相電壓降低，不為零，非故障相電壓正常，同時一次側(cè)電壓也不平衡，開口三角形也有電壓，例如，A相、B相高壓熔斷器熔斷，矢量合成結(jié)果，只有一相C相，零序電壓3U0，數(shù)值也等于相電壓Ux，約為33 V左右，故能起動接地裝置，發(fā)出接地信號，處理方式同一相熔斷器熔斷相同。

2.1.2 低壓熔斷器熔斷

單相低壓熔斷器熔斷時，由于是一次側(cè)熔斷器熔斷，一次側(cè)電壓正常，所以故障相電壓為零，非故障相電壓正常，其向量角為120 °。開口三角形處沒有零序電壓，不能起動接地裝置，不發(fā)出接地信號。出現(xiàn)這種情況，只要電站運行人員及時自行更換低壓熔斷器就可以了。兩相低壓熔斷器熔斷，也是故障相電壓為零，非故障相電壓正常，A處理方法和單相熔斷一樣。

2.2 單相接地

單相接地，可分金屬性接地和非金屬性接地。若A相接地，其電壓向量圖，見圖1、圖2。

圖1 A相接地中性點電壓向量

圖2 A相接地中性點位移軌跡

若用K表示單相接地系數(shù)，則K＝U0d/Ux（0≤K≤1.0，K＝0為不接地，K＝1為金屬性接地）。

各相對地電壓的特點：

（1）相對地電壓UAd。K＝0時，UAd＝Ux；K＝1時，UAd＝0；當(dāng)K在0～1.0之間變化時，UAd在UX～0之間變化，故接地相對電壓UAd降低，但不為零。

（2）非接地相對地電壓 UBd。K＝0時，UBd＝UX；K＝1時，UBd＝3UX；即上升為線電壓，K值在0～1.0之間變化時，UBd相量的始端沿著圖的半圓OdA變動?？梢?，在一定范圍內(nèi)單相（A相）非金屬性接地，非接地相（B相）對地電壓時降低而不是升高的。在這個范圍內(nèi)接地相（A相）對地電壓也不是最低的。故不能用對地電壓最低作為判斷接地相的依據(jù)。當(dāng)不在這個范圍內(nèi)，B相對地電壓會升高，且不超過線電壓。

（3）非接地相對地電壓 UCd。K＝0時，UCd＝Ux；K＝1時，UCd＝3Ux；即上升為線電壓；當(dāng)K在0～1.0之間變化時，UCd相量的始端沿著圖的半圓OdA變動?？梢?，UCd總是升高的，在一定范圍內(nèi)單相（A相）非金屬性接地，非接地相（C相）對地電壓最高可超過線電壓。

（4）點對地電壓UOd。K＝0時，UOd＝0；K＝1時，UOd＝Ux；K在0～1.0之間變化時，UOd在0～Ux。當(dāng)然對這個電壓，電壓表是無法顯示出來的，但對它有一定的了解，對分析電網(wǎng)的問題很有幫助。

總之，在0＜K＜1.0時，對任意K值，C相對地電壓總是大于A相和B相的相對地電壓，由此可以得出規(guī)律，單相非金屬性接地時，以正相序（A→B→C→A）為準(zhǔn)，對地電壓最高的下一相為接地相。由于單相接地使一次電壓產(chǎn)生不平衡，故開口三角形處有電壓，電壓值在0～100 V之間，在金屬性接地時，電壓值為相電壓的3倍，電壓表指示為100 V；非金屬性接地時小于100 V。小接地系統(tǒng)中，允許單相接地運行1～2 h，還是要及時解除故障，否則會導(dǎo)致兩相接地，而保護(hù)動作跳閘，影響送電。

3 發(fā)電機(jī)電壓達(dá)不到額定電壓

電站發(fā)電運行時，發(fā)電機(jī)發(fā)電電壓達(dá)不到額定值。在發(fā)電機(jī)剛檢修完好的情況下，起動發(fā)電機(jī)到額定轉(zhuǎn)速后，在升壓時，減少勵磁機(jī)磁電阻、勵磁電壓和發(fā)電機(jī)定子電壓都升不上來。這樣維修人員必須查明故障原因。勵磁機(jī)勵磁電壓的建立，起先是由剩磁所引起的，所以當(dāng)勵磁機(jī)失去剩磁時，勵磁電壓便建立不起來，檢修過的發(fā)電機(jī)剩磁很容易消失。如果在解體檢修勵磁機(jī)時，由于接線錯誤把勵磁線圈正負(fù)極接反，這樣再次起動運行，則勵磁機(jī)、勵磁線圈中流過的電流產(chǎn)生的磁通與鐵芯原有剩磁方向相反，使剩磁削弱或者完全消失，所以電壓建立不起來。在查明原因后，再對故障進(jìn)行排除，處理方法是，這時應(yīng)檢查勵磁回路（包括勵磁機(jī)內(nèi)部）有無斷線，電刷位置是否正確，電刷接觸是否良好，如果檢查結(jié)果正常，而勵磁電壓表又有很小的指示值，表示勵磁線圈接錯方向，應(yīng)把勵磁線圈正負(fù)極性對換一下。如果勵磁電壓表沒有指示，應(yīng)在勵磁機(jī)勵磁線圈上加直流電源（一般用蓄電池）進(jìn)行充磁。充磁時直流電源正負(fù)兩極應(yīng)和勵磁線圈正負(fù)兩端對應(yīng)接觸一下即可。在進(jìn)行外加直流電源充磁時，最好把勵磁開關(guān)切斷、勵磁電阻加到最大，防止發(fā)生高電壓。

4 發(fā)電機(jī)內(nèi)部絕緣故障

在運行中發(fā)電機(jī)斷路器和勵磁開關(guān)突然自動跳閘，發(fā)電機(jī)回路中的指示表針全指零，檢查繼電器動作情況時發(fā)現(xiàn)差動繼電器動作。有時發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)內(nèi)部或風(fēng)道中冒煙或冒火星，并有絕緣燒焦臭味，這種現(xiàn)象說明發(fā)電機(jī)內(nèi)部有絕緣故障。這是因為發(fā)電機(jī)線圈絕緣損壞或鐵芯短路引起的。故障情況一般是由單相接地或是匝間短路而擴(kuò)大成為相應(yīng)短路使繼電保護(hù)動作。發(fā)生接地故障的原因有以下幾種：

（1）過電壓引起。在發(fā)電機(jī)電壓網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生單相接地時，其他兩相電壓會升高，最高達(dá)倍。更為嚴(yán)重的過電壓是發(fā)生在單相弧光接地時，可能使未故障相對地電壓升高3～3.5倍。在發(fā)電機(jī)電壓引出線路上，發(fā)生A相弧光接地時，若發(fā)電機(jī)定子線圈BC兩相中有一相絕緣不良，則絕緣不良的一相就會被電壓擊穿，從而發(fā)生兩點接地故障。此外，在直配線系統(tǒng)中，由于防雷設(shè)施不當(dāng)，發(fā)電機(jī)也易受到雷電波的襲擊，而打穿線圈絕緣。

（2）溫度過高引起。如果長時間的線圈溫度過高或鐵芯短路發(fā)熱，其結(jié)果使線圈絕緣惡化，即絕緣強度降低，這就更容易使絕緣擊穿。

（3）在檢修時因不注意而把工具零件丟在發(fā)電機(jī)里；或是在運行中轉(zhuǎn)子上的零件，如綁線式轉(zhuǎn)子的綁線甩開，搭在絕緣線圈上，造成絕緣損壞。

（4）由于定子線圈端部接頭焊接不良，在運行中過熱，使接頭開焊而引起電弧將絕緣燒壞。當(dāng)差動繼電器動作時，除去發(fā)電機(jī)本體故障外。

5 結(jié)束語

總之，故障排除后，維修人員還應(yīng)做進(jìn)一步的檢查，通過檢查證實故障確實已排除，然后由操作人員來試運行操作，以確認(rèn)設(shè)備是否已正常運轉(zhuǎn)，同時還應(yīng)向有關(guān)人員說明應(yīng)注意的問題。只有這樣，才能徹底排除故障，提高安全管理的質(zhì)量，解決實際中所面臨的問題。