一起负序电流引起的发电机故障处理

黄 洁 王志军 周 明

作者通联：广东广业云硫矿业有限公司化工厂 广东云浮市星岩路四路51号 527300

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1.故障经过

一台3MW全冷凝式余热汽轮发电机组（发电机电压等级为6kV）在一次上级35kV变配电站外部架空供电线路断线故障后，相间电压降到5.5kV以下，UBC和UAC较UAB更低，三相电流出现明显不平衡，电压和电流不停波动。通过调整不起作用。随后发现，发电机轴承压盖上的油气孔有油烟冒出，发电机周围有烧焦气味，立即实施破真空紧急停机，线路故障期间，机组并网运行时间约为13s。汽轮机惰走期间，机组转速在2000～1200r/min曾出现一段较强振动，表明发电机转子（图1）在转子平衡或机械传动方面出现问题。检查发现发电机前后轴瓦的瓦面已烧伤和拖伤，发电机支撑轴颈表面出现划伤痕迹。更换轴瓦并用百分表测量转子中心轴A点的瓢偏度为0.06mm，大于标准值，判定转子中心轴已出现一定变形弯曲。对发电机转子进行抽芯检查，发现发电机转子两端的护环（靠转子接线端）表面有分散的因高温灼烧产生的痕迹（直径约2～3cm的圆点）。转子外圆周面上靠两端的部分气孔有烟熏后的痕迹。

图1 发电机转子结构

2.故障分析

电力系统发生三相不对称短路或负荷三相不对称时，在发电机定子绕组中就流过负序电流，负序电流感应出的倍频电流会造成转子端部、护环、槽锲等部位局部灼伤，损坏发电机。综合分析、判断发电机烧伤原因是受外线断线故障影响，出现三相负荷严重不对称运行，导致负序电流产生并过负荷，在此状态下，机组运行时间长达13s左右，最终造成发电机转子烧伤。

图2 发电机负序电流保护原理

3.处理措施

（1）修复发电机转子。重新焊接绕组两端接线，包扎绝缘。处理转子中心轴偏离时，首先进行中心再定位，再加工前支撑轴面的轴颈（轴径最终尺寸比原直径减小1mm）。对发电机联轴器的端面和外圆进行适当车加工，以满足联轴器中心对接安装的要求。该发电机转子最终通过了动平衡等各项试验测试。

（2）发电机增设负序电流过负荷保护装置（图2）。IDM121A型负序电流表是检测和保护装置，过负荷信号通过1SJ和ZJ传送到发电机中央报警装置，过负荷保护输出通过2SJ传送到发电机保护出口继电器以实现发电机的保护分闸控制，并且将保护分闸信号通过XJ传送到发电机中央报警装置。