李育強(qiáng)　劉永博

摘要：通過分析某發(fā)電廠火力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點接地保護(hù)動作造成發(fā)電機(jī)停機(jī)的事件，闡述了發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點接地保護(hù)動作的原因及事故處理情況，以提高發(fā)電機(jī)運行的安全可靠性。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī);轉(zhuǎn)子;接地保護(hù);故障處理

1 轉(zhuǎn)子一點接地原理

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子在機(jī)組運行時通入直流電，通過勵磁滑環(huán)與外部直流電源連接。轉(zhuǎn)子繞組有相當(dāng)可靠的絕緣保護(hù)，與轉(zhuǎn)子本體及定子間沒有電連接。發(fā)電機(jī)運行時若出現(xiàn)一點接地情況，說明轉(zhuǎn)子絕緣破損或因某種原因造成轉(zhuǎn)子絕緣降低，致使轉(zhuǎn)子與其繞組之間有接觸，這種情況持續(xù)時間較短，或瞬間出現(xiàn)后消失，此時應(yīng)對發(fā)電機(jī)保護(hù)及其外觀進(jìn)行相應(yīng)檢查。若這種情況出現(xiàn)時間較長，應(yīng)當(dāng)停機(jī)檢修。當(dāng)轉(zhuǎn)子一點接地演變?yōu)閮牲c接地時，自控系統(tǒng)會發(fā)指令跳閘。

轉(zhuǎn)子一點接地對發(fā)電機(jī)的安全運行起著十分重要的保護(hù)作用，一般情況下運行人員接到保護(hù)報警后，到現(xiàn)場進(jìn)行觀察，根據(jù)實際情況決定是否需要停機(jī)檢修。轉(zhuǎn)子兩點接地用于發(fā)指令跳閘。

2 事故經(jīng)過

2019年11月14日，某火力發(fā)電廠#2發(fā)電機(jī)DCS監(jiān)控發(fā)現(xiàn)：發(fā)電機(jī)勵磁電流下降，勵磁電壓升高，發(fā)電機(jī)無功功率降為負(fù)值，同時發(fā)電機(jī)AVR兩個通道先后報故障，DCS報“AVR欠勵限制”，緊接著發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點接地保護(hù)動作，發(fā)變組保護(hù)裝置勵磁變過流保護(hù)動作，發(fā)電機(jī)跳閘，汽輪機(jī)跳閘。檢查發(fā)現(xiàn)保護(hù)A柜、勵磁調(diào)節(jié)器、線路故障錄波器、DCS有啟動跳閘報警信號。

18：09：30，勵磁電流由1 078 A降至780.9 A，勵磁電壓由160.7 V提升至270.9 V，發(fā)電機(jī)無功功率由38 Mvar下降至-15.33 Mvar;18：10：04.774，新#2機(jī)組DCS報“AVR CHI故障”（勵磁調(diào)節(jié)器通道I故障）;18：10：04.802，新#2機(jī)組DCS報“AVR CHII故障”（勵磁調(diào)節(jié)器通道II故障）;18：10：05，新#2機(jī)組DCS報“AVR欠勵限制”;18：10：24，新#2機(jī)組發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點接地保護(hù)動作;18：10：46—18：10：50，新#2發(fā)電機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器自動強(qiáng)勵增加轉(zhuǎn)子電流，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流由780.9 A升至1 370 A并波動;18：10：58，新#2發(fā)變組保護(hù)裝置勵磁變過流保護(hù)動作，發(fā)電機(jī)跳閘，汽輪機(jī)跳閘;18：10：58.775，熱總六回線線路故障錄波器Ia、Ib、Ic電流突變量啟動。

CHⅠ通道欠勵限制動作記錄：測量PT的三相平均值為12.92 kV;儀表PT的三相平均值為12.94 kV;轉(zhuǎn)子電流為808 A;有功功率為118.300 MW;無功功率為-13.400 Mvar。

CHⅡ通道欠勵限制動作記錄：測量PT的三相平均值為12.93 kV;儀表PT的三相平均值為12.95 kV;轉(zhuǎn)子電流為790 A;有功功率為118.300 MW;無功功率為-13.500 Mvar。

根據(jù)調(diào)節(jié)器欠勵限制參數(shù)設(shè)置曲線（圖1）所示，A點（0 MW，-30.4 Mvar）、B點（168.7 MW，0 Mvar）、C點（45 MW，A），CHI、CHII通道欠勵限制動作值均在動作區(qū)，動作正確。同時CHI、CHII通道欠勵限制信號分別直接啟動DCS“AVR CHI故障”和“AVR CHII故障”綜合報警;經(jīng)中間繼電器后啟動DCS“欠勵限制”報警。

3 動作原因分析及處理

3.1? ? 檢查情況及分析

（1）現(xiàn)場檢查情況：發(fā)電機(jī)導(dǎo)電螺釘根部無變色，導(dǎo)電螺釘上側(cè)背帽及L型連板與滑環(huán)連接處的螺絲都有鎖片。拆除發(fā)電機(jī)勵磁刷架檢查發(fā)現(xiàn)，發(fā)電機(jī)勵端滑環(huán)導(dǎo)電螺釘處有弧光放電燒損痕跡，滑環(huán)與導(dǎo)電螺釘連接板已燒毀熔斷。

（2）絕緣試驗情況：對發(fā)電機(jī)勵磁變絕緣及直流電阻進(jìn)行試驗，試驗合格;對電機(jī)轉(zhuǎn)子直流電阻及交流阻抗進(jìn)行試驗，轉(zhuǎn)子直流電阻、交流阻抗試驗數(shù)據(jù)與上次大修試驗數(shù)據(jù)相比，數(shù)據(jù)差異很大，不符合預(yù)防性試驗規(guī)程的要求，試驗不合格;發(fā)電機(jī)勵磁引線及勵磁電壓二次回路電纜搖測絕緣合格，勵磁調(diào)節(jié)器電流、電壓采樣檢查正常。

（3）查看發(fā)電機(jī)運行趨勢，回放監(jiān)控視頻，放電過程持續(xù)55 s，整個過程中勵磁電流、電壓、發(fā)電機(jī)無功都有波動，在參數(shù)波動前導(dǎo)電螺釘連板與滑環(huán)接觸面已經(jīng)開始過熱，隨著過熱轉(zhuǎn)子整體阻抗不斷增大，勵磁電流減小，勵磁調(diào)節(jié)器自動調(diào)節(jié)增加發(fā)電機(jī)勵磁電流，維持發(fā)電機(jī)出口電壓穩(wěn)定。

綜上，分析認(rèn)為隨著發(fā)電機(jī)勵磁電流不斷增大，連板接觸面過熱加劇，超過銅的熔點，導(dǎo)致接觸面燒斷，轉(zhuǎn)子電流劇烈變化，強(qiáng)勵動作，轉(zhuǎn)子電流通過電弧進(jìn)行導(dǎo)通，連板斷面之間放電造成銅連板不斷熔毀變短，高溫電弧同時燒損導(dǎo)電螺釘處大軸表面。

清理發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)導(dǎo)電螺釘本體后，直接從導(dǎo)電螺釘測試轉(zhuǎn)子直流電阻、交流阻抗合格，與上次大修時試驗數(shù)據(jù)比較無明顯差異，判斷轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)部沒有故障，故障點在轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)導(dǎo)電螺釘處。由于放電間距不斷變長，連板放電產(chǎn)生的金屬氧化物無法隨冷卻風(fēng)排出，隨著發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，放電弧光及金屬氧化物最終導(dǎo)致正負(fù)極滑環(huán)短路，勵磁變過流保護(hù)動作，是導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組跳閘的主要原因。

3.2? ? 事故處理及預(yù)防

（1）對發(fā)電機(jī)滑環(huán)內(nèi)側(cè)勵磁線圈引出線固定螺釘、連板、滑環(huán)等附件進(jìn)行更換。

（2）對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子存在的設(shè)備隱患進(jìn)行全面排查處理，并對轉(zhuǎn)子按大修項目進(jìn)行絕緣試驗。

（3）測量完整的轉(zhuǎn)子回路直流電阻，將測得的數(shù)據(jù)留底與出廠、交接及歷次大修試驗數(shù)據(jù)做對比，確保數(shù)據(jù)不超標(biāo)。

（4）后期發(fā)電機(jī)大修中明確直流電阻測量部位及轉(zhuǎn)子導(dǎo)電螺釘部件檢查標(biāo)準(zhǔn)，將檢修項目列為廠級驗收項目，并設(shè)為質(zhì)量見證點，確保檢修質(zhì)量。

4 轉(zhuǎn)子一點接地的幾種情況

4.1? ? 轉(zhuǎn)子接地報警

勵磁電壓波動引起的轉(zhuǎn)子接地報警，出現(xiàn)這類情況一般有兩種原因：一是轉(zhuǎn)子本身問題，如絕緣降低、與地實接或者虛接;二是自并勵機(jī)組在啟動時，輔助起勵與自并勵切換時出現(xiàn)電壓波動。

4.2? ? 轉(zhuǎn)子接地故障

停機(jī)前或靜態(tài)下轉(zhuǎn)子對地絕緣均正常，機(jī)組啟動時電壓升起來，轉(zhuǎn)子一點接地就會報警，測轉(zhuǎn)子回路絕緣均正常。遇到這種情況一般是陽極側(cè)對地絕緣不好，檢查勵磁變出口母線是否存在與柜體或者地零排有搭接情況。

4.3? ? 檢查注意事項

發(fā)生轉(zhuǎn)子一點接地告警時，問題不一定在直流轉(zhuǎn)子側(cè)，需對勵磁變到轉(zhuǎn)子繞組整個回路進(jìn)行全面排查。交直流側(cè)接地都會引發(fā)轉(zhuǎn)子正、負(fù)對地的電壓波動。處理轉(zhuǎn)子接地故障時單純的絕緣或直阻試驗數(shù)據(jù)不能完全說明問題，停機(jī)前正常且靜態(tài)正常時，正常啟動后電壓上升出現(xiàn)告警時，需結(jié)合動態(tài)試驗及波形方法進(jìn)行檢查。

5 結(jié)語

保證發(fā)電機(jī)運行的安全性十分重要，一旦發(fā)電機(jī)本身出現(xiàn)故障而保護(hù)裝置不能可靠動作時，輕則造成發(fā)電機(jī)損壞，修復(fù)難度及經(jīng)濟(jì)損失非常大;重則造成人員傷亡，后果不堪設(shè)想。轉(zhuǎn)子一點接地保護(hù)是發(fā)電機(jī)的重要保護(hù)之一，機(jī)組正常運行時，轉(zhuǎn)子回路與地之間是絕緣的。當(dāng)轉(zhuǎn)子回路出現(xiàn)絕緣降低或損壞時，可能引起轉(zhuǎn)子回路接地故障。若運行中出現(xiàn)該類故障，應(yīng)立即采取相應(yīng)的處理措施消除故障，保證機(jī)組正常運行。

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收稿日期：2020-03-01

作者簡介：李育強(qiáng)（1975—），男，甘肅武威人，技師，從事電氣檢修指導(dǎo)工作。

劉永博（1985—），男，甘肅會寧人，工程師，從事電氣檢修工作。