謝宇潮

摘 要：發(fā)電機轉(zhuǎn)子接地故障會直接影響燃氣輪機設(shè)備的使用，影響企業(yè)經(jīng)濟效益的獲得。本文通過對發(fā)電機接地保護裝置的故障問題進行探究，分析導(dǎo)致發(fā)電機轉(zhuǎn)子接地故障的主要因素，通過對各項因素的全面排查，找出導(dǎo)致設(shè)備故障的主要因素，總結(jié)發(fā)電機轉(zhuǎn)子接地故障的各項因素，為同類保護裝置故障處理提供參考。

關(guān)鍵詞：燃氣輪機;發(fā)電機;轉(zhuǎn)子;接地故障分析;處理方式

燃氣輪機與發(fā)電機轉(zhuǎn)子接地故障雖然不會對發(fā)電機設(shè)備造成巨大傷害，但是如果不及時處理故障因素，則會引發(fā)第二點接地，在故障點故障電流也會隨之增大，進而直接影響轉(zhuǎn)子本體的運行造成故障。另外，部分繞組也會被短接，導(dǎo)致氣系磁通平衡性喪失，引發(fā)軸系系統(tǒng)磁化，帶來嚴重影響后果。因此，在發(fā)電機設(shè)備出現(xiàn)轉(zhuǎn)子接地故障以后，應(yīng)當采取必要性的管理手段，確定發(fā)電機設(shè)備的實際故障點，進而制定合理的處理方法，找到關(guān)鍵故障點;設(shè)計科學合理的解決方案，找出最終的接地故障原因，確保發(fā)電機的穩(wěn)定運行。

一、利用RSO實驗確認故障

針對不同轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速可選擇重復(fù)脈沖試驗，檢測出轉(zhuǎn)子的接地故障問題，確定出具體故障位置，結(jié)合轉(zhuǎn)子繞組找出匝間短路故障。如若在發(fā)電機轉(zhuǎn)子內(nèi)部并未發(fā)生匝間短路故障時，RSO實驗中所產(chǎn)生的結(jié)果為正負極所產(chǎn)生的反射波曲線位置相吻合;如果出現(xiàn)匝間短路故障時，行波所形成的反射曲線則不會出現(xiàn)重合。當接地故障發(fā)生在轉(zhuǎn)子內(nèi)部主絕緣后，兩束行波的曲線位置則在短路接地部位起延伸，后續(xù)兩波形之間也并不會出現(xiàn)重合現(xiàn)象[1]。結(jié)合RSO實驗可以逐步確認出發(fā)電機轉(zhuǎn)子的問題故障所在。

二、接地故障分析

當發(fā)電機勵磁繞組在高速運作時很容易出現(xiàn)不同的電機故障，一般情況下轉(zhuǎn)子接地故障可以分為永久性接地故障、斷續(xù)性接地故障以及瞬時性接地故障。永久性接地故障的引發(fā)因素主包括兩點，其一;勵磁回路接地導(dǎo)致;其二，轉(zhuǎn)子回路對地絕緣降低導(dǎo)致。瞬時性接地故障的引發(fā)因素是由于在發(fā)電機內(nèi)部，碳粉或者鐵屑等雜質(zhì)積累過多，發(fā)電機運行過程中轉(zhuǎn)子快速運轉(zhuǎn)導(dǎo)致雜質(zhì)飛揚，當密度到達一定值后，則會直接影響大軸，引發(fā)轉(zhuǎn)子接地，此類故障的解決方式，可以通過清掃發(fā)電機內(nèi)部解決。另外，如果引線、轉(zhuǎn)子滑環(huán)以及槽及槽口等位置出現(xiàn)故障導(dǎo)致絕緣，也會引發(fā)轉(zhuǎn)子接地。

（一）檢查保護裝置與二次回路

一般情況下，每臺發(fā)電機機組會配備兩套發(fā)電機轉(zhuǎn)子接地保護裝置，其中一套設(shè)備在正常運行時使用，另一套則作為準備。如果在對保護裝置采樣時操作不夠準確，那么則會直接影響裝置的使用效果，最終電阻的測量結(jié)果也會出現(xiàn)差異。通過對兩套保護裝置的校驗，如果并未發(fā)現(xiàn)任何異常，那么則能夠排除保護裝置自身故障因素。發(fā)電機轉(zhuǎn)子大軸正負極會與保護裝置的輸出端相連接，如果在對二次回路檢查過程中發(fā)現(xiàn)地和線間絕緣出現(xiàn)故障，那么就可以判斷是二次回路的問題。

（二）檢查注入電壓周期定值

一般情況下，發(fā)電機組轉(zhuǎn)子回路的地電路不會發(fā)生變化，但轉(zhuǎn)子接地保護在調(diào)試期間，需要對地電容的大小以及輸入電壓周期進行調(diào)整。隨著勵磁系統(tǒng)的運行，在RC軸電壓回路中電容性也隨之發(fā)生改變，而所注入的電壓周期難以滿足穩(wěn)定電流的需求，因此需要調(diào)整注入電壓周期[2]。在觀察設(shè)備接地電阻的變化情況時，如果電阻仍然發(fā)生變化，那么則可以排查電壓周期定值問題，如果未變化，則可確定其發(fā)生故障。

（三）檢查勵磁碳刷與大軸接地

如果在轉(zhuǎn)子接地后，出現(xiàn)刷辮打火的情況，這主要是由于接地刷辮與大軸之間頻繁接觸，在轉(zhuǎn)子繞組后會出現(xiàn)地容頻繁放電，在此時轉(zhuǎn)子接地時所產(chǎn)生電流為短暫時間的電流，因此相應(yīng)的接地電阻也在隨之改變，影響了在轉(zhuǎn)子接地后對實際電阻值的測量，使得轉(zhuǎn)子接地出現(xiàn)故障。在檢測轉(zhuǎn)子接地電阻與接地位置變化情況時，可以人為模擬一側(cè)接地刷辮脫離大軸，另一側(cè)則頻繁接觸大軸，這時接地電阻發(fā)生變化，變化范圍大致在20kΩ到150kΩ之間，無法達到保護的作用。如果對正負極碳刷采取碳粉清理以及檢查更換，徹底清理刷辮接觸大軸區(qū)域以及接地刷辮且緊固后，轉(zhuǎn)子接地保護裝置仍然發(fā)出信號，那么則可以判斷勵磁碳刷與大軸接地，并不是引發(fā)轉(zhuǎn)子接地故障的主要因素。

四、接地故障的處理方式

在查明發(fā)電機轉(zhuǎn)子接地故障因素以后，需要針對機組檢修情況，加固機組檢修勵磁母線軟連接橡膠，并針對勵磁母線軟連接螺絲的安裝情況進行檢查，如果存在不合理之處，應(yīng)當采取恰當方式對其進行整改與完善。與此同時，在日常維護發(fā)電機機組時，應(yīng)定期檢查與清理正負極碳刷、碳刷小室濾網(wǎng)、接地刷辮的使用情況，做好相應(yīng)處理措施，清洗除塵，同時也應(yīng)當加大對軟連接處橡膠外殼的檢查力度，一旦出現(xiàn)不合格的情況，則應(yīng)當及時更換橡膠外殼，以此加強絕緣效果[3]。另外，機組的頻繁啟動會導(dǎo)致繞組頻繁熱脹冷縮，甚至出現(xiàn)蠕變的情況，在超過一定限度之后，可能會出現(xiàn)移位故障導(dǎo)致匝間短路，因此，應(yīng)當合理安排機組運行機制，及時清除轉(zhuǎn)子各項風險因素，避免轉(zhuǎn)子頻繁出現(xiàn)故障，以此保障燃氣機發(fā)電機的穩(wěn)定運行。

結(jié)束語：

綜上所述，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子接地故障的外界因素包括接地刷辮以及正負極碳刷接觸不良，使得接觸電阻數(shù)值增大，進而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子接地保護作用難以發(fā)揮出來，直接影響了保護裝置的正常使用效果。一旦轉(zhuǎn)子接地報警，首先應(yīng)當檢查其刷辮及正負極碳刷，并對其進行清洗、緊固，而后在檢查轉(zhuǎn)子電壓在勵磁系統(tǒng)、轉(zhuǎn)子接地保護屏、故障錄波等回路或者保護裝置是否出現(xiàn)異常;在排除外部回路對轉(zhuǎn)子的影響后，則要停機檢查，觀察發(fā)電機本體或其勵磁系統(tǒng)是否出現(xiàn)接地故障。而對于不穩(wěn)定的接地，除了檢查基本項目以外，也應(yīng)當時刻監(jiān)視接地情況，在錄波器的輔助作用下，跟蹤轉(zhuǎn)子實際情況，根據(jù)接地時的繞組溫度、機組振動、勵磁電壓以及勵磁電流等多個情況，綜合判定燃氣機發(fā)電機的接地狀態(tài)，結(jié)合實際情況判定是否需要進行停機檢查。

參考文獻：

[1]謝明，謝秋運.某9FA燃氣輪機發(fā)電機轉(zhuǎn)子接地故障的分析與處理[J].自動化應(yīng)用，2019（8）：79-81.

[2]代小兵.發(fā)電機轉(zhuǎn)子一點接地故障分析與處理[J].鹽科學與化工，2020，49（1）：32-34.

[3]張國防，馬俊嶺.發(fā)電機轉(zhuǎn)子接地保護現(xiàn)狀分析與處理[J].中國設(shè)備工程，2019（15）：52-53.