发电机转子接地故障分析_张力

可以看出，架空地线的回数会在一定程度上影响 阻抗的测量结果。 架空地线回数越多，阻抗测量的误 差率就越高，因此，在计算阻抗的过程中应当考虑架 空地线分流造成的影响。
5 结语
从以上分析可以得出，电流注入点以及架空地线 的回数对阻抗的测量结果有较为显著的影响，在电流 注入在边角以及架空地线回数大于 1 的情况下，需要 考虑架空地线等分流电流对测量结果造成的影响。
4.3 土壤结构影响阻抗计算 不同土壤结构阻抗测量误差率如表 2 所示。
表 2 不同土壤结构阻抗测量误差率
土壤结构 均匀土壤电阻率 上层土壤电阻率大于下层土壤 下层土壤电阻率大于上层土壤
第一次计算 20% 89% 41%
第二次计算 41% 110% 51%
第三次计算 142% 214% 106%
结果显示，土壤电阻率的差别不会对计算结果产 生较大的影响，因此，在测算阻抗的过程中，对于各种
转子抽出后，进行返厂检修，将转子全部槽契、绕 组取出清洗、清理打磨后重新下线。
总观 #2 发电机转子三次接地异常情况， 第一次 发生在机组停机盘车的过程中，故障检查过程发现明 显异常现象；第二次发生在机组启动过程中，故障检 查时没发现明显异常；第三次发生在机组正常运行程 中，故障检查时也没发现明显异常。 由此可知，这类型 的故障存在比较隐蔽，而且有一定动态性。 结合在查 找接地时所发现的现象、试验结果，以及生产厂家在 处理时的工艺步骤，归纳故障原因：
（5）发 电 机 转 子 在 检 修 时 ，不 注 意 有 机 溶 剂 的 使 用。 转子表面的灰尘、油污尽量不使用酒精进行擦拭， 其原因：酒精能溶解有机物，会溶解转子表面的绝缘 漆涂层，导致转子表面绝缘能力下降；酒精容易通过 通风孔渗进槽契内部， 进入槽契内部后不容易挥发， 量多残留以后，容易造成接地。 若需要对转子表面进 行清抹时，应使用生产厂家提供的专用清洗剂。
2013 年 某 日 ，#2 机 负 荷 308MW, 励 磁 系 统 报 “ALM M1 FIELD GROUND FAULT ALARM”、 “ALM M1 FIELD GROUND FAULT TRIP”、“ALM M2 FIELD GROUND FAULT ALARM”、 “ALM M2 FIELD GROUND FAULT TRIP”，#2 机 组 全 速 空 载 状 态 ； #2 机组报“发电机转子磁场接地”报警和跳闸信号，机组 解列转速保持 3000r/min。 经检查，保护动作时刻在线 测量转子对地电阻值为 83Ω，接地点位置 0.556（正负 极之间为 0～1）。 在对装置复位后，装置在线测量值为 7kΩ 左右（过程中电阻值有反复），停机过程 中 2600r/ min 左右时，接地电阻变为 280 kΩ,盘车状态下接地电 阻 值 为 1.15 MΩ。 拔 掉 发 电 机 转 子 回 路 的 碳 刷 ， 用 500V 兆 欧 表 测 量 ，3000r/min 时 实 测 发 电 机 转 子 对 地 绝缘为零，盘车状态时实测转子对地电阻 156MΩ。 确 认故障原因为发电机转子发生不稳定接地故障。
4.2 接地网规模影响阻抗计算 不同规模接地网阻抗测量误差率如表 1 所示。
表 1 不同规模接地网阻抗测量误差率
接 地 网 面 积 /m2 1600 10000 25600
第一次计算 16% 20% 18%
第二次计算 40% 41% 36%
第三次计算 234% 142% 97%
可以看出， 接地网的面积对计算结果的影响不 大，因此不论接地网大小，都可以忽略架空地线分流 对计算结果的影响。
发生故障后，由发电机转子制造厂家（哈尔滨 电机厂）牵头组织技术人员进行拨发电机励端护环 后，检查发现护环内线圈导电螺钉有松动，励磁端 护环绝缘瓦有碳粉积聚，端部绕组少量绝缘垫块松 动 。 通 过 继 续 拨 汽 端 护 环 ，拆 除 发 电 机 转 子 绕 组 #1 线圈，对引线螺钉进行检查，在抽出中心孔内的导 电杆后 ， 检查发现内环极导电杆绝缘材料表面分 布有不均匀的粉末状物质。 确认该内环引线螺钉压 帽有松动（见图 1），螺钉与导电杆存在相互摩擦，并 有 大 量 黑 粉 在 其 中 ，#1 线 圈 绕 组 阻 尼 条 有 电 弧 灼 伤 现象（见图 2）。
护环环健 主端子
线圈绕组 轴风叶
主引出线
集电环
铜质膛管
集电环引出线
图 3 集电环导电螺杆结构
4 预防措施
由于该型号燃机发电机转子接地故障具有隐蔽 性和不确定性，发生以后查找具有相当大的难度。 所 以根据设计厂家美国 GE 公司的建议， 机组每运行一 段周期，就对发电机转子进行不同角度的转子直阻测 量。 具体方法为，利用机组停机时间，使用盘车或另外 加装检修盘车，把发电机转子转过 相 应 角 度 （如 30°、 15°）后 ，通 过 直 流 双 臂 电 桥 测 量 转 子 直 流 电 阻 值 ，直 到 360°测量完后，折算为标 准 温 度 时 的 电 阻 值 ，再 逐
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电力专栏
杆塔和变电站接地网的电流输入点进行互相阻抗计 算，从而解算出线元导体的自阻抗和与各项导体间的 相互阻抗。
4 变电站接地网接地阻抗测量影响因素
4.1 电流注入影响阻抗计算
测量实践分析得出：电流的注入位置会影响接地 阻抗计算，当注入的位置趋近于接地网中心时，计算 误差最小，而在边角地带注入电流则会产生较大的误 差。 因此，在接地网中心位置注入电流时可以忽略架 空地线的电流分流造成的影响，在边角位置注入时则 应考虑杆塔和架空地线对阻抗测量结果的影响。
（1）发 电 机 转 子 里 面 存 在 不 容 易 发 现 的 异 物 ，例 如，铝屑、铁销、铜屑等，以及容易导电的微尘、带有金 属物质的油泥。 这些异物很可能是从槽契通风孔进入 转子内部，也可能由于转子内部零件老化、损坏而产 生，也不排除厂家生产时所遗留。
（2）发 电 机 转 子 槽 契 绝 缘 垫 条 有 不 易 发 现 的 缺 陷 （如钉孔、表皮破损等）导致转子局部绝缘低，产生过 压击穿。 此类问题往往不容易引起注意，而且很多时 候必须通过相应的电气试验（如耐压试验）才能检验 出来。
参考文献 [1] 刘玮 ，柳 玉 波 ，刘 洋 海 ，等.未 断 开 接 地 装 置 和 架 空 地
线连 接 时 接 地 电 阻 的 测 量误 差 研 究[J].电 瓷 避 雷 器, 2012，（接地电 阻 测 试 研 究 [J].浙 江 电 力 ,2008，（4） [3] 覃松涛，黄超，蒙亮，等.220kV 变电站主变压器中性点 接 地 方 式 分 析 [J].南 方 电 网 技 术 ,2014,8（2） [4] 李谦.电力系统接地网特性参数测量方法及其工程实 践 [M].北 京 ：中 国 电 力 出 版 社 ，2013:88-128 [5] 张波 ，吴 锦 鹏 ，肖 红 ，等.变 电 站 内 短 路 电 流 分 流 系 数 影 响 因 素 分 析 [J].高 压 电 技 术,2012，38（3）
土壤结构，都可以忽略分流对计算结果的影响。
4.4 架空地线的回数影响阻抗测量 不同架空地线回数下阻抗测量误差率如表 3 所
示。
表 3 不同架空地线回数下阻抗测量误差率
架空地线回数 1 2 3
第一次计算 22% 60% 82%
第二次计算 43% 221% 137%
第三次计算 167% 381% 467%
作 者 介 绍 ：张 力 （1981-），从 事 电 厂 电 气 设 备 管 理 工 作 。 收 稿 日 期 ：2014-12-23
图 1 引线导电螺杆螺钉压帽松动
图2 阻尼条灼烧 2012 年某日早上，#2 发电机在点火升速过程中， 转 速 在 2387r/min 时 ， 发 电 机 励 磁 系 统 报 “COMP BLEED VALVE POS TROUBLE-TRIP”，燃机跳闸。 随 后 #2 机 惰 走 至 1040r/min 时 ，励 磁 系 统 再 报 “磁 场 接 地故障”。 检修人员测量 #2 发电机转子绝缘正常（无 穷大）。 当天中午再次启机，当 #2 机组负荷在 240MW 时 ， 励 磁 系 统 报 “M1 Field Ground Fault Trip”、 “M2 Field Ground Fault Trip”、“C_ Field Ground Fault Trip” 及“EX2K TRIP”，机组全速空载。 当天下午停 #2 发电 机盘车，进行 #2 发电机转子直流电阻测试，测量数据 正常。 随后，厂部要求对 #2 发电机进行A 机检修，在 抽出发电机转子后通过电科院专家诊断，转子在运行 中存在动态接地。 转子抽出后，联系电科院人员过来进行不同角度 直阻测试，测试结果未见异常（直阻平均值为 0.2735Ω）， 用20kVA 调压器尝试通入 400A 直流电把转子绕组接
（6）发 电 机 转 子 检 修 过 程 中 套 、 拔 护 环 ， 操 作 时 间 过长。 一般套、拔护环时温度最高可达到 300~380℃， 在高温的环境下，时间过长，容易把护环内空气中的 水分蒸馏出来， 还会造成绝缘瓦表面的绝缘涂料熔 解。 不管是水还是融解后的绝缘涂料都会流到转子内 部，造成接地击穿，因此必须合理控制时间。
1 设备概况
广州珠江 LNG 电厂 #2 机组发电机， 由日本东芝 公司制造定子，韩国斗山制造转子，哈尔滨电机有限 责任公司制造端盖，出厂编号 290T694、型号 390H，相 数 3 相，额 定容量 468MVA，额定功率 397.8MW，额定 电压 19kV。
2 发生接地的设备情况及原因分析
2011 年某 日 晚 上 ，#2 发 电 机 正 常 停 机 ， 凌 晨 #2 发电机励磁系统发出接地报警信号，当班值班人员对 发电机励磁系统进行检查， 发现 #2 发电机励磁系统 接地绝缘只有 106.3Ω，励磁控制柜有关原件检查无发 现有异常。 检修人员拔出发电机励磁碳刷，对发电机 转子及励磁控制系统进行分别检查。 当拔出全部励磁 碳刷后报警消失，励磁系统接地绝缘有 1.3MΩ。 停盘 车测量发电机转子对地绝缘为零。 随后马上用电风筒 对滑环表面进行吹扫，并用酒精进行擦拭，但效果并 不明显。 与此同时，高试人员测量转子对地绝缘电阻 和转子直流电阻，确认转子存在接地。