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        淺談某水電站制作發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地試驗(yàn)工具的意義和方法

        2019-08-01 01:28:10覃川

        覃川

        摘? 要:發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地試驗(yàn)作為發(fā)電廠定期工作,通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)裝置是否正常工作,避免轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地時(shí),運(yùn)行人員不知道,不能正確按運(yùn)行規(guī)程進(jìn)行監(jiān)視處理,以致發(fā)生轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地,危及發(fā)電機(jī)安全。該文針對(duì)常規(guī)一點(diǎn)接地試驗(yàn)存在的隱患,提出自制試驗(yàn)工具的意義和方法,以期運(yùn)維人員更好地掌握轉(zhuǎn)子接地保護(hù)的原理,了解轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地試驗(yàn)的安全隱患和方法。

        關(guān)鍵詞:轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù);試驗(yàn)工具;勵(lì)磁系統(tǒng)

        中圖分類(lèi)號(hào):TM855? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

        1 轉(zhuǎn)子接地保護(hù)原理

        1.1 轉(zhuǎn)子接地保護(hù)反映的內(nèi)容

        當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生一點(diǎn)接地故障時(shí),并不構(gòu)成電流通路,無(wú)電流流過(guò)故障點(diǎn),勵(lì)磁電壓仍保持不變,可以繼續(xù)運(yùn)行,對(duì)發(fā)電機(jī)并無(wú)直接危害。但卻是一種不正常的運(yùn)行方式,應(yīng)安排停機(jī)檢查。

        如果勵(lì)磁繞組再發(fā)生一點(diǎn)接地,則將造成兩點(diǎn)接地短路,則一部分勵(lì)磁繞組被短接,導(dǎo)致轉(zhuǎn)子勵(lì)磁發(fā)生畸變,力矩不平衡,將引起機(jī)體強(qiáng)烈振動(dòng),嚴(yán)重危害發(fā)電機(jī)安全,并且由于故障點(diǎn)流過(guò)很大的故障電流,將產(chǎn)生電弧燒壞勵(lì)磁線圈和轉(zhuǎn)子本體,甚至引起火災(zāi)。

        轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)反映的是轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地故障,轉(zhuǎn)子本與大軸是絕緣的,當(dāng)發(fā)生故障時(shí),轉(zhuǎn)子與大軸間電阻減小,以此電阻值為依據(jù),判斷此保護(hù)是否動(dòng)作,計(jì)算接地位置并記憶,為判斷轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)做準(zhǔn)備,將測(cè)得的a值記憶,再發(fā)生轉(zhuǎn)子的另一點(diǎn)接地故障時(shí),測(cè)得Δa的變化值,當(dāng)Δa超過(guò)整定值時(shí),保護(hù)裝置就確認(rèn)為發(fā)生轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地故障,發(fā)電機(jī)應(yīng)立即跳閘。轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地為告警,轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地為跳閘。

        1.2 以乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)為例介紹轉(zhuǎn)子接地保護(hù)

        通過(guò)圖1可知,S1、S2是由微機(jī)控制的2個(gè)電子開(kāi)關(guān),E為轉(zhuǎn)子電壓,4個(gè)R為降壓電阻,R1為測(cè)量電阻。當(dāng)S1閉合,S2斷開(kāi)時(shí),在R1端電壓為U1,當(dāng)S2閉合,S1斷開(kāi)時(shí),在R1端電壓為U2;ΔU=U1+U2=U1- EU1′/ E′(E′為變化后的電動(dòng)勢(shì)),通過(guò)求解以下2個(gè)不同的接地回路方程,可以計(jì)算轉(zhuǎn)子接地電阻和接地位置:

        接地電阻Rg=ER1/3ΔU- R1-2R/3

        接地位置a=1/3+V1/3ΔU

        乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)原理接線圖,如圖1所示。

        乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)必須在機(jī)組空載后才能測(cè)得接地電阻,而直流電源注入式接地保護(hù),因?yàn)殡S時(shí)有直流電源注入保護(hù)裝置,因此在機(jī)組停機(jī)時(shí)依然能測(cè)得轉(zhuǎn)子接地電阻。但是,當(dāng)機(jī)組正常運(yùn)行時(shí),象保護(hù)裝置故障或回路斷線而沒(méi)有報(bào)警,運(yùn)行人員就不知道轉(zhuǎn)子是否接地,就需要通過(guò)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地試驗(yàn),驗(yàn)證保護(hù)裝置是否正常工作。

        2 常規(guī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地試驗(yàn)的方法和安全隱患

        發(fā)電機(jī)大軸未接地是有害的,大軸對(duì)地的電位差,可能造成大軸通過(guò)軸瓦油隙對(duì)地放電,造成軸瓦燒傷,特別是發(fā)電機(jī)定子線圈發(fā)生匝間短路時(shí),軸電流會(huì)更大,因此,發(fā)電機(jī)大軸是經(jīng)過(guò)大軸接地碳刷接地的,釋放靜電能量,測(cè)量發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣,就是將正對(duì)大軸(地)或負(fù)對(duì)大軸(地)短接,驗(yàn)證發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置是否正確測(cè)得接地電阻和接地位置,轉(zhuǎn)子接地保護(hù)是否正確報(bào)警,測(cè)得接地電阻和接地位置是否正確,接地電阻是否為0(如裝置內(nèi)部無(wú)試驗(yàn)電阻),接地位置是否靠近轉(zhuǎn)子勵(lì)磁引線邊緣,如不正確,證明保護(hù)裝置工作不正常。

        發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)接線圖,如圖2所示。

        2.1 在保護(hù)裝置端子上進(jìn)行轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地試驗(yàn)

        在保護(hù)裝置端子上進(jìn)行轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地試驗(yàn),是采用短接線來(lái)短接保護(hù)裝置上的“+”對(duì)“大軸”或“-”對(duì)“大軸”對(duì)應(yīng)的接線端子,短接時(shí)間約大于轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)報(bào)警時(shí)間,短接后,查看保護(hù)裝置是否正常報(bào)警,測(cè)得接地電阻和接地位置是否正確,證明保護(hù)裝置工作不正常。

        2.2 在勵(lì)磁系統(tǒng)屏柜端子或元件上進(jìn)行轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地試驗(yàn)

        在滅磁開(kāi)關(guān)引出正、負(fù)母排上可以進(jìn)行轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地試驗(yàn),試驗(yàn)方法是采用短接線來(lái)短接滅磁開(kāi)關(guān)上的“正母排”對(duì)“地”或“負(fù)母排”對(duì)“地”,并且,也可以在滅磁開(kāi)關(guān)或勵(lì)磁功率柜的連接轉(zhuǎn)子正負(fù)極端子或元件上進(jìn)行一點(diǎn)接地試驗(yàn),判斷方法與2.1相同。

        2.3 在發(fā)電機(jī)集電環(huán)上進(jìn)行轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地試驗(yàn)

        因發(fā)電機(jī)滑環(huán)屬于轉(zhuǎn)動(dòng)部件,碳刷與滑環(huán)相連,刷架與碳刷相連,刷架是固定部件,因此,在發(fā)電機(jī)正負(fù)刷架上進(jìn)行轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地試驗(yàn),可避免二次端子線松動(dòng)斷線、二次端子找錯(cuò)誤短、中間元件或連接線故障、試驗(yàn)開(kāi)關(guān)柜門(mén)等問(wèn)題,并且可以驗(yàn)證接地碳刷是否與大軸接觸不良,是最直觀的試驗(yàn)方法,試驗(yàn)方法就是采用短接線來(lái)短接 “+刷架”對(duì)“地”或“-刷架”對(duì)“地”,判斷方法與2.1相同。

        2.4 常規(guī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地試驗(yàn)安全隱患

        無(wú)論采用哪種試驗(yàn)方法,只要按照正確的操作規(guī)程進(jìn)行轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地試驗(yàn),可避免誤短接,從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子正負(fù)極短路或其他元件誤接地的安全隱患,但是,如果在試驗(yàn)前保護(hù)裝置就已經(jīng)工作不正?;蜻B接部件松動(dòng),不能判斷轉(zhuǎn)子是否已經(jīng)發(fā)生了一點(diǎn)接地故障,此時(shí),再進(jìn)行接地試驗(yàn),將會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地,危及發(fā)電機(jī)安全。因此,進(jìn)行轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地試驗(yàn)時(shí),應(yīng)防止兩點(diǎn)接地故障的發(fā)生。

        3 制作轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地試驗(yàn)工具的意義和方法

        3.1 意義

        進(jìn)行轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地試驗(yàn),驗(yàn)證發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置是否正常工作,如果發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置的接地保護(hù)功能已經(jīng)不正?;蚪拥靥妓⑴c大軸接觸不良及其他連接部分松動(dòng),已有一點(diǎn)接地故障的存在時(shí),在試驗(yàn)過(guò)程中,可防止兩點(diǎn)接地故障的發(fā)生。通過(guò)1 kΩ~2 kΩ的接地電阻,可防止試驗(yàn)時(shí)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)純金屬性接地,即使一點(diǎn)直接接地短路,另一點(diǎn)經(jīng)過(guò)1kΩ~2 kΩ電阻接地短路,通過(guò)2個(gè)接地點(diǎn)的電流不會(huì)超過(guò)1 A,不會(huì)影響發(fā)電機(jī)氣隙磁場(chǎng),也不會(huì)發(fā)生因過(guò)流而燒壞轉(zhuǎn)子繞組的事故。

        3.2 材料及作用

        材料及作用見(jiàn)表1。

        序號(hào) 材料名稱(chēng) 數(shù)量/單位 規(guī)格 作用

        1 直流電壓表 1/只 ±300 V 測(cè)量轉(zhuǎn)子正對(duì)地或負(fù)對(duì)地電壓(量程應(yīng)大于轉(zhuǎn)子額定電壓)

        2 直流電流表 1/只 ±500 mA 測(cè)量轉(zhuǎn)子正對(duì)地或負(fù)對(duì)地電流

        3 直流電阻 1/只 1 kΩ~2 kΩ 試驗(yàn)電阻(小于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)報(bào)警定值、大于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)跳閘定值、可從廢棄的模件上取下并用電烙鐵烙接)

        4 小改刀 3/把 連接試驗(yàn)線,使試驗(yàn)時(shí)能與被試驗(yàn)設(shè)備接觸牢固(可選用改刀頭損壞并廢棄的小改刀)

        5 絕緣銅線 3/ m 4 mm2帶絕緣層

        6 小木盒 1/個(gè) 可嵌入安裝數(shù)字式電壓表和電流表 安裝嵌入存放試驗(yàn)設(shè)備(也可用木板制作小木盒)

        7 絕緣膠布 1/卷 包裹絕緣銅線與小改刀的不絕緣部份

        8 電鉆 1/把 對(duì)小木盒打孔

        9 小刀 1/把 對(duì)小木盒打孔修整

        3.3 轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地試驗(yàn)工具原理接線圖(圖3)

        3.4 轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地試驗(yàn)工具安裝示意圖(圖4)

        4 轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地試驗(yàn)工具的使用方法

        4.1 測(cè)量轉(zhuǎn)子正負(fù)極對(duì)地電壓測(cè)量

        當(dāng)轉(zhuǎn)子回路對(duì)地(大軸)絕緣很好時(shí),正對(duì)地加上負(fù)對(duì)地小于轉(zhuǎn)子額定電壓,絕緣一般是正對(duì)地和負(fù)對(duì)地各為運(yùn)行工況下全電壓的一半。

        測(cè)試結(jié)論:機(jī)組正常運(yùn)行時(shí),測(cè)量轉(zhuǎn)子電壓,正對(duì)地電壓為正值,負(fù)對(duì)地電壓為負(fù)值,2個(gè)值的絕對(duì)值應(yīng)基本相同,經(jīng)過(guò)在某水電站試驗(yàn),如果出現(xiàn)2個(gè)值的絕對(duì)值之差較大或者某個(gè)值對(duì)地電壓接近于0,則可認(rèn)為勵(lì)磁回路存在接地故障或隱患。

        4.2 轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地試驗(yàn)

        當(dāng)轉(zhuǎn)子回路對(duì)地(大軸)絕緣很好時(shí),那么進(jìn)行接地試驗(yàn)就不會(huì)把試驗(yàn)電阻與轉(zhuǎn)子之間構(gòu)成通路,不會(huì)短接勵(lì)磁繞組,也就不會(huì)有直流電流產(chǎn)生。

        測(cè)試結(jié)論:(1)如果直流電流表指針有變化,根據(jù)某水電站試驗(yàn)結(jié)論,顯示電流值的絕對(duì)值大于50 mA(測(cè)得電流I=某水電站轉(zhuǎn)子正常運(yùn)行電壓U/1kΩ~U/2 kΩ,計(jì)算直流電流50 mA~200 mA),則可認(rèn)為勵(lì)磁回路存在接地故障或接地隱患;(2)進(jìn)行一點(diǎn)接地試驗(yàn)時(shí),保護(hù)裝置應(yīng)發(fā)出轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地信號(hào)報(bào)警,保護(hù)裝置測(cè)得接地位置應(yīng)為試驗(yàn)電阻值,如不報(bào)警或測(cè)試數(shù)據(jù)不正確,證明保護(hù)裝置工作不正?;蜻B接部件松動(dòng),應(yīng)及時(shí)檢查處理。

        綜上所述,通過(guò)自制試驗(yàn)工具,可以避免盲目采用短接線進(jìn)行轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地試驗(yàn),導(dǎo)致發(fā)生轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地,危及發(fā)電機(jī)安全。即使按照上述方法制作一個(gè)簡(jiǎn)易的小電阻試驗(yàn)工具,也能避免事故發(fā)生,有著保障安全生產(chǎn)的實(shí)際意義,完成試驗(yàn)后,作好記錄,形成歷史趨勢(shì)數(shù)據(jù)對(duì)比,還可作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行工況分析和轉(zhuǎn)子故障分析、原因查找的重要依據(jù)。

        參考文獻(xiàn)

        [1]金潔葆.中小型發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地測(cè)試法[J].電機(jī)與控制應(yīng)用,1977(2):62.

        [2]陳文添.水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地的分析與查找[J].廣西電力,2015,3(4):26-29.

        [3]羅真,李書(shū)興.發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路兩點(diǎn)接地保護(hù)的研究[J].繼電器,2007,5(3):81-84.

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