柯 林

（天生橋二級水力發(fā)電有限公司，貴州 興義562400）

1 序言

發(fā)電機轉子回路一點接地時，因一點接地不形成電流回路，接地點無電流通過，勵磁系統(tǒng)仍保持正常狀態(tài)，故不影響機組的正常運行[1]。但是此時存在很大的安全隱患，特別是對于水輪發(fā)電機，因為一般水輪發(fā)電機的轉子直徑較大，定、轉子之間的氣隙較小，此時，若發(fā)生兩點接地，產(chǎn)生的單邊磁拉力可能使發(fā)電機振動值急劇增大，不僅超過允許數(shù)值，甚至會造成轉子擦傷定子鐵心的故障[2]，因此水輪發(fā)電機出現(xiàn)轉子一點接地故障后應及時檢查處理。

2 故障現(xiàn)象

2017年6月18 日，某電站水輪發(fā)電機在開機空轉過程中，保護裝置發(fā)“轉子一點接地故障信號”，且信號不能復歸，隨后機組停機轉檢修，對轉子一點接地故障進行排查，發(fā)電機型號為SF40-12/4250，額定容量40MW，額定電壓10.5kV，額定轉速500r/min，磁極對數(shù)6對，發(fā)電機保護采用南瑞RCS-985RS/SS型微機保護裝置，轉子一點接地保護整定值為20kΩ，開機空轉前測量轉子回路絕緣電阻為27MΩ。做好安措后，首先是拆除滅磁開關側勵磁電纜，測量轉子繞組帶勵磁電纜的絕緣電阻值為24MΩ，同時對保護裝置進行了檢查，均未發(fā)現(xiàn)異常，恢復滅磁開關側勵磁電纜，再次開機空轉，在機組轉速到達92%額定轉速時，保護裝置再次發(fā)“轉子一點接地故障信號”，且信號不能復歸，保護裝置顯示轉子轉速到達58%額定轉速時，轉子絕緣電阻值隨轉速上升而下降，在轉速上升到92%額定轉速時保護裝置發(fā)轉子一點接地信號。

3 接地點查找方法

根據(jù)保護裝置顯示轉子絕緣電阻值在發(fā)電機達到一定轉速后，轉子絕緣電阻值隨轉速上升而下降這種情況判斷，轉子可能存在與轉速有關的動態(tài)接地故障，因此按照與轉速有關的動態(tài)接地進行查找。

3.1 接地點定位

首先，將機組開機空轉，在機組轉速到達93%額定轉速時，保護裝置發(fā)“轉子一點接地故障信號”，繼續(xù)空轉到額定轉速后，進行發(fā)電機手動零起升壓，當電壓升到發(fā)電機額定電壓時，測量轉子正極對負極電壓V為47.7V，正極對轉子大軸電壓V1為7.8V，負極對轉子大軸電壓V2為39.4V，定義正極引線連接的磁極為1號磁極，負極引線連接的磁極為12號磁極，測量完成后，機組停機轉檢修。

圖1 轉子電壓測量圖

當接地點的電阻R遠小于電壓表的內阻時，可用公式n=2pV1/（V1+V2）計算接地磁極號，式中n為轉子接地磁極號，p為轉子磁極對數(shù)[3]，計算n=2×6×7.8÷（7.8+39.4）=1.98，初步判斷接地點位于第2個磁極。

3.2 接地點查找

拆除發(fā)電機轉子勵磁引線及碳刷，拆除2號磁極與3號磁極之間的磁極引線連接板，測量正極絕緣電阻為25MΩ，負極絕緣電阻為457MΩ，判斷接地點位于正極引線及第1號、第2號磁極。

拆除1號磁極與2號磁極之間的磁極引線連接板，在拆除磁極引線連接板的過程中，發(fā)現(xiàn)連接螺桿絕緣筒套有破損的情況，在拆除破損連接螺桿的情況下，測量正極引線及第1號磁極絕緣電阻為487MΩ，2號磁極絕緣電阻為695MΩ，確定接地故障點位于1號磁極與2號磁極引線連接位置，現(xiàn)場檢查4顆穿心螺桿絕緣套均有不同程度的損壞，其中一顆絕緣套損壞比較嚴重，接地原因是由于連接螺桿絕緣套損壞引起。

圖2 磁極引線連接螺桿絕緣套損壞

圖3 磁極引線連接裝配圖

4 處理情況

由于沒有磁極連接螺桿絕緣套的備件，采用現(xiàn)場加工，用絕緣棒加工一個與原絕緣套高度一樣，內外徑相同的新絕緣套，把磁極連接螺桿上的絕緣附著物清理干凈，將新加工的絕緣套套在螺桿上，然后用環(huán)氧樹脂填充絕緣套與螺桿之間的氣隙，處理完成后，測量轉子絕緣電阻為377MΩ，開機空轉至額定轉速，轉子一點接地保護未動作，轉子運行正常。

圖4 處理前的連接螺桿及絕緣套

圖5 處理后的連接 螺桿及絕緣套

5 原因分析

機組進行過速試驗時，轉子產(chǎn)生的離心力導致磁極引線連接螺桿的絕緣夾件偏移致絕緣套破裂，但引線未與連接螺桿直接接觸，故轉子靜態(tài)時絕緣正常，在開機轉子轉動時，產(chǎn)生的離心力持續(xù)使引線對螺桿的絕緣套進行擠壓，擠壓力度隨著轉速的增加而增大，最終導致引線與螺桿接觸，出現(xiàn)轉子動態(tài)一點接地故障[4]。

6 結語

在水輪發(fā)電機轉子動態(tài)一點接地故障查找中，如果轉子繞組的接地僅與轉速變化有關時，采用直流壓降法查找接地故障點是比較實用的，將轉子旋轉至接地轉速，在轉子兩端加直流電流，分別測量轉子兩端電壓、轉子正極對大軸電壓和轉子負極對大軸電壓，根據(jù)所測電壓值計算接地位置[5]，直流電流的獲取可以利用發(fā)電機本身的勵磁電流，采用發(fā)電機零起升壓的方式給轉子提供直流電流，采取這種方式可以有效減少故障排查時間及工作量，非常適合現(xiàn)場使用。