蘆利生*，張文源

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V94.2燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)定子接地查找探討

蘆利生*，張文源

（中海海南發(fā)電有限公司，海南儋州，578201）

通過(guò)分析和常規(guī)的試驗(yàn)方法，查找V94.2燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)定子繞組接地故障一可采用如下三種簡(jiǎn)單實(shí)用方法：第一，在故障繞組里通過(guò)電容器放電查找；第二，通入交流電根據(jù)電磁感應(yīng)原理用鉗形電流表查找；第三，在故障繞組里通直流電壓測(cè)算繞組長(zhǎng)度查找。

發(fā)電機(jī)；定子繞組；接地故障；查找

引言

隨著發(fā)電機(jī)容量的增大，繞組對(duì)地電容加大，定子繞組接地故障的危害性也更加嚴(yán)重。發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生單相接地時(shí)，故障點(diǎn)電弧將燒傷定子鐵芯并增加繞組的損壞程度，甚至引起匝間短路和相間短路。單相接地故障的危害，主要是接地點(diǎn)的弧光燒傷鐵芯，電弧燒傷程度與接地電流的大小和故障持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)。如果弧光將鐵芯的兩片矽鋼熔化在一起，鐵芯燒壞不能修補(bǔ)。因此，對(duì)大型發(fā)電機(jī)組定子繞組保護(hù)配置要求具有一定靈敏度的100％保護(hù)區(qū)。V94.2發(fā)電機(jī)定子單相接地保護(hù)采用工頻零序電壓保護(hù)80％和外加低頻（20HZ）電壓式定子100％接地保護(hù)。某年12月27日17：07GT12#發(fā)電機(jī)C相接地100％和80％保護(hù)動(dòng)作，0.5秒跳閘停機(jī)。

1 定子接地后判別故障相

1.1 絕緣電阻法

當(dāng)發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生接地故障后，首先用搖表測(cè)電阻法判別故障相。方法是：斷開(kāi)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)與接地變壓器之間的連線(xiàn)，斷開(kāi)發(fā)電機(jī)出口與變壓器之間的軟母連線(xiàn)，拆開(kāi)并取出中性點(diǎn)連線(xiàn)。然后，根據(jù)高壓試驗(yàn)規(guī)程和有關(guān)安全規(guī)程選取合適的搖表進(jìn)行測(cè)量 如表1

Ｃ相絕緣為0Ｍ?，由此判斷為Ｃ相接地。進(jìn)一步用萬(wàn)用表測(cè)量C相繞組為900Ω說(shuō)明已形成小過(guò)渡電阻接地。為了消出絕緣薄弱點(diǎn)對(duì)搖表測(cè)量絕緣的干擾，分別對(duì)定子繞組A，B兩相進(jìn)行泄漏電流試驗(yàn)和直流耐壓試驗(yàn)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)得，A，B兩相在加電壓為10KV 和 21KV 時(shí)最大泄漏電流小于20uA，說(shuō)明Ａ，Ｂ兩相繞組完好。在做此實(shí)驗(yàn)時(shí)要將未測(cè)繞組接地，以保護(hù)未測(cè)繞組和減少測(cè)量誤差。

2 查找接地故障點(diǎn)

2.1 電容器放電法查找接地故障點(diǎn)

實(shí)驗(yàn)接線(xiàn)如圖1所示,選用電容器為1uF，用1000V的搖表對(duì)其充電，電容器電充滿(mǎn)后一端接繞組C相，另一端接地瞬時(shí)放電，在觀察時(shí)只能聽(tīng)到放電聲，而看不到接地故障點(diǎn)。對(duì)此問(wèn)題分析是：由于接地故障點(diǎn)是經(jīng)小過(guò)渡電阻接地，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，所以再選用電容器為2uF，用2500V搖表充電后對(duì)繞組C相放電，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了接地故障點(diǎn)有放電弧光，經(jīng)過(guò)幾次放電后確定了接地故障點(diǎn)的位置，接地故障點(diǎn)在３２槽中間部位。為了進(jìn)一步說(shuō)明接地點(diǎn)位置，將故障繞組C相中性點(diǎn)x端與電容器放電，結(jié)果完全一樣，在同一個(gè)位置出現(xiàn)弧光放電。在拆下32槽上層線(xiàn)圈時(shí)，發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)在繞組側(cè)面，并對(duì)發(fā)電機(jī)繞組Ａ，Ｂ，Ｃ三相進(jìn)行搖表測(cè)電阻和直流耐壓試驗(yàn)均合格，由于當(dāng)時(shí)大氣濕度較高測(cè)量試驗(yàn)值有點(diǎn)偏高，根據(jù)預(yù)防性試驗(yàn)要求A，B兩相繞組完好，排除了C相還有其他接地點(diǎn)和Ａ，Ｂ相絕緣薄弱的地方。此方法是最簡(jiǎn)單最直接也是最安全的一種。注意：做此實(shí)驗(yàn)最好是在夜晚，因?yàn)殡娙萜鞣烹?，弧光在白天不宜被發(fā)現(xiàn)。如果故障部位在下層線(xiàn)圈或是在槽底或是在層間，此種試驗(yàn)方法存在死角無(wú)法直接觀察到現(xiàn)象，所以必須用其它方法。

圖1 實(shí)驗(yàn)接線(xiàn)

圖2 測(cè)量布置原理

表1 搖表測(cè)電阻法判別故障相測(cè)量結(jié)果

2.2 電磁感應(yīng)原理查找接地故障點(diǎn)

當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)中通過(guò)交流電時(shí)，在導(dǎo)線(xiàn)周?chē)鷷?huì)產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)，在交變的磁場(chǎng)中有閉合的導(dǎo)線(xiàn)就會(huì)有電流流過(guò)，這即是電流互感器的工作原理，根據(jù)這一原理可以用鉗形電流表查找發(fā)電機(jī)定子繞組接地故障點(diǎn)。當(dāng)發(fā)電機(jī)定子繞組接地后，在其故障繞組相施加相對(duì)地交流電壓，繞組中流交流電，在導(dǎo)線(xiàn)周?chē)鷷?huì)產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)，將鉗形電流表的口張開(kāi)與發(fā)電機(jī)定子繞組槽口對(duì)接，剛好形成一個(gè)閉合的磁路。當(dāng)鉗形電流表沿著發(fā)電機(jī)定子故障繞組所對(duì)應(yīng)的定子槽移動(dòng)時(shí)，在經(jīng)過(guò)故障點(diǎn)時(shí)上下層線(xiàn)圈總電流會(huì)突變，鉗形電流表會(huì)有顯示。測(cè)量布置原理如圖2所示，鉗形電流表在Xd段有較大的電流值與毫安表測(cè)的相接近，在經(jīng)過(guò)故障點(diǎn)d時(shí)電流突變?yōu)榻咏?mA.。實(shí)驗(yàn)采用交流220V電源，R為可調(diào)電阻限制回路中電流，防止接地電阻Rg降低，電流過(guò)大燒損定子鐵芯。mA為毫安表用以測(cè)量回路電流，故障繞組中的電流用鉗形表測(cè)量，如圖3測(cè)量示意圖所示。

V94.2發(fā)電機(jī)是雙YY接線(xiàn)，實(shí)驗(yàn)之前要確定好故障繞組在定子槽中的分布。在做實(shí)驗(yàn)時(shí)電流從中性點(diǎn)x端通入，在測(cè)得有一槽電流突變時(shí)，可以說(shuō)明接地點(diǎn)就在此位置。為了進(jìn)一步證明這一點(diǎn)就是故障點(diǎn)，可將實(shí)驗(yàn)電流從C相的首端通入并測(cè)量，觀察是否也是在同樣的位置發(fā)生電流突變現(xiàn)象。在測(cè)量時(shí)注意同相同槽，由于上下層電流大小相等方向相反總電流也為0，但這跟接地槽電流為0性質(zhì)不同。同相同槽中，從首到末槽中總電流都是0；而在接地槽，只有在過(guò)了故障點(diǎn)時(shí)電流突變?yōu)?或是從0突變?yōu)槟骋恢?。由于鉗形電流表與定子槽口對(duì)接不是很吻合，接觸氣隙變大增大了漏磁，測(cè)量值比毫安表的偏小，為了增加測(cè)量靈敏度可以自制一個(gè)與槽口對(duì)接較好的“電流互感器”。為了保證通入發(fā)電機(jī)的電流是安全電流不損毀鐵芯。電壓為10.5KV發(fā)電機(jī)容量在（50-100）MW的通入電流應(yīng)在3A以下。

2.3 直流電壓法找接地故障點(diǎn)

直流電壓式查找接地點(diǎn)位置原理（如4圖）按圖所示將C相繞組末端x端接測(cè)控裝置（電流表）另一端接地線(xiàn)。當(dāng)K接通和K斷開(kāi)時(shí)，分別記錄下電流i1和i2的值,算出Rg再求出aE（aE =R*i）

當(dāng)K接通時(shí)：測(cè)控裝置的電流為 i1=(aE+100)/(Rg+30)

當(dāng)K斷開(kāi)時(shí)：測(cè)控裝置的電流為 i2=(aE+100)/(Rg+60)

解上兩式可得：Rg=(60i2-30i1)/(i1-i2)

根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)所得i1和i2帶入上兩中可的aE值

故障繞組長(zhǎng)度Lx=aE/R

圖3 測(cè)量示意圖

圖4 直流電壓式查找接地點(diǎn)位置

a——為定子繞組百分?jǐn)?shù)，R——為繞組每米電阻

發(fā)電機(jī)定子繞組為雙YY，總共54槽，每相繞組為28槽，同槽同繞組的為8槽，單個(gè)繞組為18槽。每槽長(zhǎng)度為3.8米，繞組端部長(zhǎng)度2.8米，出線(xiàn)端長(zhǎng)度為0.8米，C相繞組總長(zhǎng)度為 18×（3.8+2.8）+0.8=119.6米。繞組電阻率為0.01851Ωmm2/m，繞組截面積為2500mm2，每米電阻為 R= 0.01851×2500= 46.275Ω 。故障繞組長(zhǎng)度Lx=aE/46.275 ，根據(jù)繞組在定子槽中的分布從而可以找到故障點(diǎn)在第幾槽。由于繞組的實(shí)際長(zhǎng)度存在誤差，計(jì)算出來(lái)的長(zhǎng)度只能“粗測(cè)”故障點(diǎn)位置。

3 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于發(fā)電機(jī)定子繞組接地故障，首先要用搖表測(cè)量絕緣判別是哪相接地，再做無(wú)故障相的直流耐壓試驗(yàn)，檢查其它兩相繞組有無(wú)絕緣薄弱或泄電流增大。對(duì)于在發(fā)電機(jī)端部無(wú)明顯故障現(xiàn)象的，要抽出發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子檢查；對(duì)于小電阻接地，可以直接用電容器放電法查找故障點(diǎn)；對(duì)高電阻接地，要變成小電阻接地或金屬接地，用交流加壓法將其擊穿；對(duì)于不易直接觀察到的現(xiàn)象，可用故障繞組加交流電壓用鉗形電流表接地法查找。方法1，2操作簡(jiǎn)單，靈敏度高，對(duì)不同型號(hào)發(fā)電機(jī)有很好的實(shí)用性。方法3由于計(jì)算值與實(shí)際值有誤差，只能確定故障槽不能確定故障點(diǎn)。

[1] 郭光榮, 李斌. 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)[J]. 高等教育出版社, 2014.

[2] 中華人民共和國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn), 電力設(shè)備預(yù)防性實(shí)驗(yàn)規(guī)程, 1997年01月01實(shí)施.

[3] Siemens AG KWU. Generator GT (product manual siemens) [M]. 1992.

Discussion on Stator Grounding of V94.2 Gas Turbine Generator

LU Lisheng*, ZHANG Wenyuan

(China Shipping Hainan Power Generation Co., Ltd. Hainan Danzhou, 578201, China)

Through the analysis and conventional test method, the following three simple and practical methods are used to find the grounding faults of V94.2 gas turbine generator stator winding. Searching through capacitor discharge in fault winding; Second,the ac current is searched by the tongs ammeter based on the principle of electromagnetic induction.Third, in the fault winding. DC voltage measurement winding length look-up.

The generator; The stator winding; Ground fault; To the find

蘆利生, 張文源. V94.2燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)定子接地查找探討[J]. 數(shù)碼設(shè)計(jì), 2017, 6(5): 47-48.

LU Lisheng, ZHANG Wenyuan. Discussion on Stator Grounding of V94.2 Gas Turbine Generator[J]. Peak Data Science, 2017, 6(5): 47-48.

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.05.019

TH17

A

1672-9129(2017)05-0047-02

2017-02-05；

2017-02-27。

蘆利生（1972-），男，本科，工程師，從事電廠設(shè)備檢修管理、運(yùn)行管理工作。E-mail: 2209282216@qq.com。