【摘要】發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地故障對發(fā)電機(jī)運(yùn)行沒有直接危害，但長期帶故障運(yùn)行，如發(fā)展為二點(diǎn)接地，故障電流會燒傷轉(zhuǎn)子本體和引起發(fā)電機(jī)劇烈振動，影響機(jī)組安全運(yùn)行。本文通過利用勵磁電壓在轉(zhuǎn)子各磁極上的電壓分配規(guī)律和勵磁回路分段查找的辦法找到了石門水電站1#發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地故障的接地點(diǎn)，對類似故障提供了查找思路和暫時無法處理時的應(yīng)急技術(shù)措施。

【關(guān)鍵詞】發(fā)電機(jī)；轉(zhuǎn)子；接地

1、故障原因的判斷

石門水電站位于漢江最大支流褒河上游，2014年12月完成陜西省農(nóng)村小水電增效擴(kuò)容技術(shù)改造。其中1#發(fā)電機(jī)型號為SF14-12/2860，額定值：功率14MW，電壓6.3kV，勵磁電壓150V，勵磁電流585A，額定轉(zhuǎn)速500r/min，轉(zhuǎn)子絕緣為F級。2015年8月8日， 1#發(fā)電機(jī)運(yùn)行期間轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)動作。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地不會形成故障電流，對運(yùn)行沒有直接危害，但考慮二點(diǎn)接地的可能性和危害的嚴(yán)重性，必須查找到和消除接地點(diǎn)。

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和勵磁回路中任何一部分存在接地點(diǎn)都會引起轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)動作，故從以下方面查找接地原因。

1）停機(jī)后測量轉(zhuǎn)子絕緣，測量結(jié)果為25MΩ，大于不低于0.5MΩ的要求。同時，擦拭干凈滑環(huán)、刷窩、刷架處碳粉。解開轉(zhuǎn)子磁極引線與發(fā)電機(jī)滑環(huán)聯(lián)接，退出發(fā)電機(jī)碳刷與滑環(huán)的接觸，拉開發(fā)電機(jī)滅磁開關(guān)。分別在轉(zhuǎn)子磁極引線、滑環(huán)、刷架、滅磁開關(guān)上端測量絕緣，均合格。

2）檢查保護(hù)裝置及大軸接地碳刷，保護(hù)裝置工作正常，大軸接地碳刷穩(wěn)固，接觸良好，接觸面清潔無污物，不存在因保護(hù)裝置誤動或大軸接地碳刷不穩(wěn)固、沾上油污引起接觸不良造成假接地現(xiàn)象。

以上靜態(tài)檢查未發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子存在接地故障。

3）啟動發(fā)電機(jī)至空載狀態(tài)，轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地動作。測量勵磁正對地電壓在52-54V間波動，負(fù)對地電壓在2-4V間波動，正對地電壓接近發(fā)電機(jī)空載勵磁全電壓，負(fù)對地電壓接近為0。但如何解釋機(jī)組在停機(jī)狀態(tài)時轉(zhuǎn)子絕緣測量正常的疑問？將機(jī)組手動開啟緩慢升速，當(dāng)轉(zhuǎn)速低于400 r/min，絕緣為25MΩ，當(dāng)超過400 r/min至額定轉(zhuǎn)速500 r/min，絕緣為0MΩ，換用萬用表測量阻值為2.5KΩ。

由此判斷1#發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子本體存在動態(tài)一點(diǎn)接地故障且接地點(diǎn)在轉(zhuǎn)子磁極靠近負(fù)極位置。

2、故障處理方案

1#機(jī)組在2014年12月剛完成增效擴(kuò)容技術(shù)改造，改造增容由原12.5MW到14MW，投入商業(yè)運(yùn)行只有幾個月時間，設(shè)備的一些制造和安裝隱患才逐漸暴露。同時農(nóng)村小水電機(jī)組容量小，機(jī)組的檢修空間狹小， 1#發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地點(diǎn)發(fā)生在轉(zhuǎn)子本體，故障處理必須將轉(zhuǎn)子吊出機(jī)坑后才能進(jìn)行。但故障發(fā)生在8月，正值發(fā)電汛期，此時拆機(jī)處理將帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。能否通過一些技術(shù)措施讓機(jī)組先運(yùn)行發(fā)電，汛期過后再處理？對此采取了以下措施：①調(diào)整轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)配置。退出一點(diǎn)接地低阻跳閘保護(hù)，投入轉(zhuǎn)子二點(diǎn)接地保護(hù)，其整定值按保護(hù)裝置設(shè)置最小值整定，以便發(fā)生兩點(diǎn)接地時及時動作停機(jī)。②加強(qiáng)機(jī)組運(yùn)行監(jiān)視，及時清掃滑環(huán)、刷窩、刷架碳粉堆積，減少轉(zhuǎn)子發(fā)生第二點(diǎn)接地的可能性。③優(yōu)化水庫調(diào)度，將1#機(jī)組作汛期備用機(jī)組，減少機(jī)組運(yùn)行時間。通過以上措施，1#發(fā)電機(jī)在存在轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地故障的情況下累計安全運(yùn)行1500個小時。

2015年11月，1#發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子吊出機(jī)坑查找處理接地故障。測量轉(zhuǎn)子絕緣合格，但檢查發(fā)現(xiàn)負(fù)極引出銅排與最靠近轉(zhuǎn)子負(fù)極位置磁極的磁極鍵端部靠的很近，用力將銅排壓近磁極鍵后，絕緣下降為0。退出銅排固定螺栓，發(fā)現(xiàn)與磁極鍵端部靠近處銅排絕緣有一處針尖狀破損，金屬導(dǎo)體已暴露，判斷此處就為接地點(diǎn)。接地點(diǎn)找到后，對銅排絕緣破損處露出的導(dǎo)電部分清掃干凈，纏繞玻璃絲帶和涂上環(huán)氧樹脂漆，同時在與銅排靠近的磁極鍵端部套熱縮管，給磁極鍵端部加一層絕緣，防止銅排由于機(jī)組運(yùn)行時振動直接與金屬磁極鍵發(fā)生摩擦損壞絕緣。機(jī)組運(yùn)行時發(fā)電機(jī)發(fā)熱，套在磁極鍵端部的熱縮管會緊縮在磁極鍵上，不會因機(jī)組轉(zhuǎn)動離心力甩出。接地點(diǎn)絕緣處理完畢后，轉(zhuǎn)子整體用帶電清洗劑清潔，再測量轉(zhuǎn)子絕緣，阻值達(dá)到100MΩ。

3、轉(zhuǎn)子絕緣降低原因分析

造成轉(zhuǎn)子負(fù)極引出銅排絕緣破損是因?yàn)殂~排的安裝位置與磁極鍵端部棱邊間距太近。機(jī)組運(yùn)行時，在離心力作用下，轉(zhuǎn)子引出銅排發(fā)生位移與磁極鍵端部棱邊間距不夠而導(dǎo)致絕緣摩擦破損。

當(dāng)機(jī)組靜止或低速轉(zhuǎn)動時，銅排和磁極鍵沒有接觸，轉(zhuǎn)子絕緣正常，接地現(xiàn)象消失。隨著機(jī)組轉(zhuǎn)速升高，銅排和磁極鍵逐漸靠近，轉(zhuǎn)子絕緣降低，當(dāng)機(jī)組達(dá)到80%額定轉(zhuǎn)速時，絕緣值下降至0。這是由于在離心力的作用下，轉(zhuǎn)子引出銅排絕緣破損處與磁極鍵端部棱邊接觸，從而造成轉(zhuǎn)子絕緣不合格。

轉(zhuǎn)子引出銅排安裝位置設(shè)計不合理和安裝單位安裝時未注意轉(zhuǎn)子引出銅排應(yīng)與磁極鍵保持足夠的間距，是導(dǎo)致轉(zhuǎn)子絕緣破損的主要原因。在與銅排靠近的磁極鍵端部套熱縮管加一層絕緣，是解決二者間距不夠的一個很好的辦法。

4、結(jié)語

新運(yùn)行機(jī)組由于設(shè)計、產(chǎn)品質(zhì)量、安裝質(zhì)量等原因出現(xiàn)轉(zhuǎn)子接地故障概率比較大，通過勵磁回路分段查找故障和分析勵磁電壓在轉(zhuǎn)子各磁極上的電壓分配可正確、快速查找出接地點(diǎn)。同時，發(fā)電機(jī)出現(xiàn)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地故障后在無法及時對故障處理的情況下投入轉(zhuǎn)子二點(diǎn)接地保護(hù)，加強(qiáng)運(yùn)行監(jiān)視是一個較為可行的措施。

考文文獻(xiàn)：

[1]楊艷，江詩宏，三峽電源電站機(jī)組發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣降低故障及其處理。水電自動化與大壩監(jiān)測，2011。

[2]馬玉新，一起發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地故障處理。水電廠自動化，2008。

作者簡介：劉小龍（1976-），男，工程師，從事水力發(fā)電廠生產(chǎn)技術(shù)管理工作。