发电机励磁回路负端接地原因分析

V o l .31,N o .6H e i l o n g j i a n g E l e c t r i c P o w e r D e c .2009发电机励磁回路负端接地原因分析李志国1,张贵仁1,刘嘉锋1,董一凡2(1.大庆油田电力集团实业公司,黑龙江大庆163453;2.黑龙江省电力科学研究院,黑龙江哈尔滨150030)摘　要:通过对某电厂机组运行过程中转子一点接地保护报警报文的分析,对发电机转子接地保护试验和励磁回路的绝缘检查,找出了二次电缆绝缘受损是造成励磁回路负极接地的原因,经绝缘修复处理,消除了机组运行安全隐患。

关键词:发电机;励磁回路;转子接地;电缆绝缘中图分类号:T M 77文献标识码:B文章编号:1002-1663(2009)06-0450-02A n a l y s i s o f n e g a t i v e g r o u n d i n g i ne x c i t a t i o n c i r c u i t o f g e n e r a t o rL I Z h i g u o 1,Z H A N GG u i r e n 1,L I UJ i a f e n g 1,D O N GY i f a n2(1.E l e c t r i cP o w e r G r o u p I n d u s t r i a l C o r p o r a t i o n o f D a q i n g O i l f i e l d ,D a q i n g 163453,C h i n a ;2.H e i l o n g j i a n gE l e c t r i c P o w e r R e s e a r c h I n s t i t u t e ,H a r b i n 150030,C h i n a )A b s t r a c t :T h r o u g h t h e a n a l y s i s o f a l a r ma n d m e s s a g e a r i s i n g f o r mr o t o r g r o u n d i n g p r o t e c t i o n i n t h e o p e r a t i o n o f u -n i t s i n a p o w e r p l a n t ,t h e t e s t o f r o t o r g r o u n d i n g p r o t e c t i o n o f g e n e r a t o r a n d t h e i n s u l a t i o ni n s p e c t i o n o f e x c i t a t i o nc i r c u i t ,t h i s p a p e r c o n c l ude s t h a t t h e r e a s o n c a u s i n g n e g a t i v e g r o u n d i n g i n e x c i t a t i o n c i r c u i t i s s e c o n d a r y w e a r a n d t e a r of c a b l e w h i c h c a n b e r e p a i r e d t o r e m o v e t h e h i d d e n s a f e t y d a ng e r .K e y w o r d s :g e n e r a t o r ;e x c i t a t i o n c i r c u i t ;r o t o r g r o u n d i n g ;c a b l e i n s u l a t i o n收稿日期:2009-07-19作者简介:李志国(1977-),男,2000年毕业于大庆石油大学电力系统及自动化专业,工程师。

1　故障报警过程某发电厂1号机为国产300M W 两卷变单元机组,三级励磁,转子冷却方式为水冷,发电机保护为南端继保公司R C S -985微机保护,该厂励磁系统如图1所示。

图1　励磁系统接线示意图DOI :10.13625/j .cn ki .hljep .2009.06.013 在2008年1月28日1号机组发变组转子接地保护共发出4次转子一点接地报警信号;1月29日,转子一点灵敏接地保护共报警10次,1月31日1号发电机保护又连续发转子一点接地信号。

根据R C S -985发变组保护装置录下当时故障的波形以及发变组保护B 柜打印的波形分析,在7次转子接地报警中,发电机励磁回路负端对大轴电压维持在-10～30V 之间波动,转子负电源对大轴绝缘电阻为6k Ψ左右。

故障励磁回路的电压波形如图2所示。

图2　故障时励磁回路的电压波形针对以上发生异常情况,在检查了定值、运行采样以及故障异常报告和录波文件后,在60%负荷状态下,测量转子正极对大轴电压为82V ;转子负极对大轴电压80V ,绝缘电阻137k Ψ,接地位置在56%。

在转子电压保护由A 柜切换到B 柜后,采样基本相同,两套保护装置正常。

检查装置接线、外部回路接线无异常,接地碳刷与大轴接触良好。

从D C S 记录的负荷图形、数据可以看出1号发电机在整个过程中机端电压和有功负荷比较平稳,励磁电压和电流出现了短暂的波动,在进相运行方式下无功负荷有微小的变化。

1号机组产生的短暂波动和变化在机组运行的正常范围内,满足一次设备的运行性能,在整个过程中机组未出现异常情况。

2　故障报警分析分析发电机保护报告和录波波形,判断当时确应有励磁回路多次负端间歇非金属性接地,所以重点检查转子到整流柜整个范围内的回路绝缘和发电机保护装置。

在l 号机停机后,对保护装置转子接地保护、励磁回路做了进一步的试验。

2.1　R C S 985C 保护装置进行功能校验2008年2月6日1号发电机停机后分别对发电机A 、B 屏保护装置进行试验。

解开所有励磁外部回路接线,外加直流220V 电压,保护装置直流电压、接地电阻采样准确,一点接地报警电阻分别为20.14k Ψ、20.06k Ψ,延时10s 后自动投入两点接地保护,再短接正端对地,两点接地动作,保护逻辑动作正确。

模拟一点间歇性接地时动作现象,装置通过增加两点接地投入延时、C P U 与管理板之间相互闭锁等方法有效,因此排除了保护装置误动的可能性。

2.2　励磁回路进行绝缘检查断开灭磁开关,拉开励磁整流柜内交流刀闸,用500V 摇表对励磁调节器柜、1～3号整流柜、灭磁柜、非线性电阻柜进行绝缘检查。

励磁回路正、负极之间绝缘260M Ψ,正、负极对地绝缘0.1M Ψ。

分别断开每一块整流屏的直流输出刀闸,分段进行绝缘检查:励磁回路到保护盘、调节器本盘对地绝缘500M Ψ;励磁回路分流器对地绝缘500M Ψ;直流母线至转子电缆对地绝缘0.1M Ψ。

解开转子碳刷后,直流母线至转子电缆绝缘电阻为60M Ψ且指针晃动,解开直流母线与1～3号整流柜连线,1～2号整流柜内正、负极对地绝缘正常,3号整流柜内正、负极对地绝缘在1～60M Ψ摆动。

经检查发现,3号励磁柜内从端子排到接触器下端与可控硅负极之间接线绝缘不好,中间一段电缆延着角钢槽走线,在拐角处与角钢尖端在机组运行震动时产生磨损,绝缘层基本磨破,内芯外露接触角钢,按压此处再摇对地绝缘降至0Ψ,抬起电缆与角钢脱离绝缘为80M Ψ,确定了励磁回路负端接地点,经处理绝缘后恢复正常。

通过对发电机转子接地保护试验和励磁回路绝缘检查,确认3号励磁柜内二次电缆绝缘不好是造成励磁回路负极接地的原因。

将该二次电缆绝缘问题处理后,消除了困扰机组安全运行的一个重要隐患。

3　建议鉴于3号机组这次绝缘检查到的电缆破损等实际情况,建议电厂根据规程及现场实际情况,发(下转第453页)b .放线滑车:轮径要求600m m 以上。

c .专用紧线夹:要求使用专用的铝专用紧线夹及钢芯紧线夹(预绞丝护线条式内衬金钢砂)。

d .抗弯旋转连接器。

e .特殊放线夹。

3　牵引连接由于导线结构的特殊性,外层铝合金层与钢芯可以相对移动,当卡具卡住或网套连接器握住外层铝合金层受力时,外层铝合金层会迅速伸长,造成铝合金层受力侧出现灯笼挂或网套连接器部分脱落握着力不够现象。

鉴于此,本工程牵引连接使用放线夹(与导线液压连接)、抗弯旋转连接器、抗弯连接器。

3.1　牵引绳与导线连接牵引绳与导线连接的方法见图2。

图2　牵引绳与导线连接图3.2　导线与导线连接导线怀导线连接的方法见图3。

图3　导线与导线连接图4　特殊紧线施工要点4.1　紧线施工特殊程序4.1.1　紧线操作方法紧线采取耐张段紧线,一端压接挂线后,在另一端耐张塔紧线。

4.1.2　特殊注意事项a .在铝专用卡具未受力之前,应将受力侧导线端头铅合金层割断散开,散开长度700m m ,铝专用卡具位置距离导线端头不能超过10m ,以确保卡具受力时外层铝合金层不出现灯笼挂。

b .临时紧线应计算40%、50%、60%、70%张力时的不同温度情况下导线的弧垂及耐张段导线线长,以便准确确定铝专用卡具的安装位置,防止端头导线损伤造成导线线长不够。

c .最终紧线后根据施工经验应放置24h 再进行调整驰度压接。

因为在施工中放置12h 后调整弧垂,弧垂变化还很大,当放置时间超过24h 后,弧垂变化很微小。

原因是该导线的钢芯受力后初伸长需要一定时间才能基本释放完。

4.1.3　紧线施工程序a .用铝专用紧线夹临时紧线(临时紧线的张力不超过最终紧线张力的70%)后,根据绝缘子串长度及耐张段长度确定合适位置,安装铝专用紧线夹,并把橡胶管设置在导线上,防止紧线夹伤及导线。

b .拆下临时紧线用的铝专用紧线夹,插入耐张线夹的铝线夹。

c .绞散铝线,将钢芯上的油膏擦试干净,安装钢芯专用紧线夹,进行最终紧线,达达规定弛度,在此状态下放置24h 。

d .紧线状态放置规定时间后,调整好最终的弛度,把钢芯端头拉直画印,空中压接钢锚,与绝缘子串连接,把绞散的铝丝恢复原位。

e .压接铝线夹,取下铝专用紧线夹,紧线完毕。

4.2　假耐张施工方法张牵段放线完毕后,在假耐张直线塔两侧5～7m 处使用铝专用紧线夹卡住,利用起重系统(挂与塔身)使两个铝专用紧线夹之间的导线松弛,拆除单头网套连接器和抗弯旋转连接器,切除网套连接器所包裹的导线,使用悬梯在空中压接挂线。

拆除临锚系统时,为了保持两侧张力平衡,将两侧牵引绳连接,利用平衡滑车松开临锚系统,同时调整张牵段两端的张力。

(责任编辑　吕子荆)(上接第451页)变组转子接地保护正常运行时不投两点接地压板,在发出一点接地信号后再投入两点接地保护,有条件时及时停机处理一点接地故障,避免引起发电机内部磁通变化给设备和系统造成的危害。