李國正，姜少斌，沈 兵

(二灘水力發(fā)電廠，四川 攀枝花 617000)

0 引 言

發(fā)電機定子繞組接地故障在電廠時有發(fā)生，如在發(fā)電機進行交、直流耐壓試驗中發(fā)生定子繞組絕緣對地擊穿的情況，在運行中亦可能遇到定子繞組絕緣擊穿的情況。當發(fā)電機定子繞組接地后，可能燒毀定子繞組和定子鐵芯，因此必須盡快找到接地點并設(shè)法消除故障。大型水輪發(fā)電機一般是三相多分支結(jié)構(gòu)，每個分支由幾十甚至上百根線棒組成，故障點可能位于上層繞組，也可能位于下層繞組，可能在端部，也可能在槽部。因此，需要一種簡便、高效的方法進行故障點查找。

1 測試原理

通常情況下，運行中發(fā)電機發(fā)生接地故障時，故障相電壓、電流均會發(fā)生明顯變化，因此可根據(jù)錄波裝置判斷出故障相、故障分支；檢修試驗期間發(fā)生接地故障時，也比較容易通過絕緣測試判斷出故障相、故障分支。然而，大型水輪發(fā)電機分支線棒較多，故障發(fā)生時電氣參數(shù)處于時變狀態(tài)，使用絕緣測試無法進行定位，故障錄波數(shù)據(jù)也只能進行預(yù)估定位。

發(fā)生定子接地故障時，接地點的絕緣會明顯降低，故障線棒與定子鐵芯處于導(dǎo)通狀態(tài)，將故障分支一端懸空。從另一端輸入可控交流電流，則注入點與接地點之間的線棒會有電流經(jīng)過，接地點至懸空端之間的線棒沒有電流經(jīng)過。因此，可以利用故障點兩端試驗電流的變化進行查找定位(見圖1)。

圖1 接地故障點查找示意

2 自制測量定位工具——開口CT

由于發(fā)電機定子線棒多為扁寬型，安裝排列較為緊湊，而常規(guī)的電流互感器的測量部位多為橢圓形，因此無法對線棒電流進行有效測量。根據(jù)電流互感器的工作原理及線棒在定子鐵芯中鑲嵌的結(jié)構(gòu)，制作了1種專用測量工具，可對線棒電流進行有效測量(見圖2、圖3)。

(1)選取1個磁軛寬度較線槽略寬的CT，以變比不超過50/1為宜，在保證二次線圈完整性的前提下進行橫切(也可先橫切再纏繞二次線圈)；并對切割面進行打磨，使其平整光滑。

(2)將帶有二次線圈及引出端子的半個CT固定在合適長度的可伸縮絕緣桿上。

(3)將制作好的開口CT引出端子使用測試線連接至高精度萬用表，并調(diào)至交流電流檔，選取交流mA/μA檔。

圖2 自制開口CT

3 定子接地模擬測試

在電站機組定子改造期間，對自制定子線棒接地點查找工具“開口CT”進行了模擬測試，測試方法如下：

(1)定子改造期間，預(yù)留C相第一分支91槽上層線棒下端部并頭塊處未安裝絕緣盒。

(2)將并頭塊通過1個可調(diào)電阻箱進行接地，通過調(diào)整串入電阻值模擬不同類型的接地電阻Rg。

(3)按照圖1所描述方案進行模擬實驗接線，通過調(diào)整調(diào)壓器及滑動變阻器，保證在不同接地電阻情況下試驗電流不會過大。根據(jù)《發(fā)電機變壓器繼電保護應(yīng)用》要求，當發(fā)電機額定電壓大于18 kV或額定容量大于300 MW時，接地電流允許值為1 A。為保證試驗安全及可行性，模擬試驗中試驗電流均為0.2 A。

(4)根據(jù)定子線棒接線圖，使用自制開口CT進行故障分支各線棒電流測試，并記錄各線棒電流變化情況。

圖3 自制開口CT現(xiàn)場測試

(5)以電流發(fā)生突變處為接地點位置，并進行相關(guān)后續(xù)檢查處理(見圖4、表1)。

圖4 故障分支接地點附近線棒連接及電流示意

根據(jù)模擬試驗結(jié)果可以得出：在較小的模擬電流值下，使用自制開口CT可以明顯地測出接地點兩端線棒的電流變化情況，能夠準確查找出接地點的位置。

需要注意的一是在使用調(diào)壓器進行加流時，必須時刻關(guān)注調(diào)壓器出口電流，避免因試驗電流過大引起鐵芯燒損，造成設(shè)備二次傷害。二是在進行現(xiàn)場測試時，如使用的調(diào)壓器為自耦變壓器，必須將調(diào)壓器N端子接地；否則會引起開關(guān)電源漏電保護器動作，導(dǎo)致試驗失敗。

表1 故障分支各線棒測試電流 mA

當然，筆者所在電站發(fā)電機的中性點、出口均方便開展斷引工作，可使各分支相互斷開。對不方便開展斷引工作的發(fā)電機，無法通過絕緣測試確定具體故障分支；但通過本文提到的試驗設(shè)備，結(jié)合定子接線圖及電路原理知識，也能夠比較容易的確定故障分支，查找出線棒接地點。本文提到的開口CT可在2個磁極之間方便操作，也可以根據(jù)不同發(fā)電機結(jié)構(gòu)制作不同形狀、大小的開口CT，以方便進行測試。

4 結(jié) 語

根據(jù)電流互感器的工作原理、定子線棒的安裝結(jié)構(gòu)及發(fā)生接地故障時線棒與定子鐵芯絕緣降低的特點，制造了開口CT這一故障點查找專用工具；并通過接地故障模擬試驗，證明了該方法可以在保證定子繞組完整及操作安全的前提下，快速進行故障點查找定位，提高了查找效率。

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