某电厂1060MW发电机转子一点接地故障处理与分析

蔡晓科

摘  要：本文结合某电厂发电机发生转子一点接地故障导致跳机实际案列，介绍了发电机转子一点接地保护的构成，特点，故障处理及防范措施制定。

关键词：发电机  转子  一点接地

1、概述

某发电厂3号发电机为东方电机有限公司生产的型号QFSN-1060-2-27三相同步交流汽轮发电机，励磁方式采用ABB UNITROL5000静态励磁系统。3号发变组采用国电南京自动化有限公司生产的DGT-801型保护装置，两套配置，正常运行时，发变组保护A、C屏仅投入一套转子接地保护，另一退出套备用。

2、发电机转子一点接地保护原理简述

发电机转子一点接地保护采用注入直流电源原理，直流电源由装置自产。在转子绕组的负极与大轴之间注入50V电压，通过装置内部电子开关定时切换，实时计算转子对地绝缘电阻值及泄露电流，在发电机运行及不运行时，均可监视发电机励磁回路的对地绝缘。发电机转子一点接地保护等效电路图如图1所示：图中Us为注入式电源，电压为直流50V;Ue为转子绕组电压;Qs为电子开关;R1、R2为内部电阻，阻值为30kΩ，Rg为发电机转子等效对地绝缘电阻。

图1：发电机转子一点接地保护等效电路图

设：Ic为Qs闭合时的电流，Io为Qs打开时的电流，且令。

当Qs处于闭合状态时：

（1）

当Qs处于打开状态时：

（2）

通过（1）（2）式子可得：（3）

因此，发电机转子对地绝缘电阻值主要取决于：第一，发变组保护装置计算的的泄露（开、合）电流;第二、发电机转子（包括励磁回路）真实绝缘情况。

3、发电机转子一点接地动作事故经过及检查、处理情况

3.1事故经过

2018年11月26日，3号发变组保护C屏转子一点保护跳闸出口，发电机解列。停机后对发电机转子回路进行检查，未发现任何故障点，次日发电机恢复并网。并网后跟踪记录3号发变组保护屏转子泄露电流情况，发现泄露电流一直处于上涨趋势。由于该机组为供热机组，冬季不具备停机条件，一直监视运行，供热季过后，利用机组调停，对3号发电机转子回路进行彻底检查。泄露电流变化趋势见下表：

3.2电气一次设备检查情况

（1）停机后，拆除3号发电机励磁碳刷小室碳刷，测量发电机转子对地绝缘大于500MΩ，排除发电机转子本体异常。

（2）退出3号发变组保护C屏转子负极和大轴功能压板，测量励磁回路直流母线对地绝缘0.3MΩ，绝缘偏低。

（3）打开励磁回路共箱母线，发现励磁正负极母排最低位置软连接处表面存在明显脏污情况，除此之外未发现明显异常。将发电机励磁共箱母线内部彻底清理后，再次测量励磁回路直流母线绝缘0.45MΩ，绝缘偏低。

（4）检查3号发电机碳刷小室下部励磁母排绝缘处理不完全，与发电机滑环（集电环）导体连接部位向下延伸40cm左右为裸铜排，且裸铜排穿心通过碳刷小室底部基础钢板，裸铜排与钢板之间的距离约1cm。且发电机励端存在润滑油泄露情况，碳粉堆积现象。

3.3发电机转子二次回路检查情况

（1）检查3号发变组C屏转子一点接地保护定值R1=15kΩ，t1=5s，发信;R2=1kΩ，t1=2s，跳闸;定值与定值单一致。

（2）检查3号发变组保护A、C屏至3号励磁调节器转子电压二次电缆接线正确紧固，测量电缆对地绝缘均大于500MΩ，绝缘合格。

（3）对3号发变组保护A、C屏转子一点接地保护进行补充校验时，发现发变组保护装置转子一点接地绝缘电阻值采样值比加入的标准电阻值偏小。

3.4原因分析

1. 在发电机历次检修时，未及时发现碳刷小室下部励磁母排为裸铜排，未进行绝缘处理，且发电机励端长期存在渗油情况，碳刷与滑环摩擦产生的碳粉粘连对地形成回路，导致励磁回路绝缘降低。
2. 咨询发变组保护厂家研发人员得知，保护装置内部电子开关切换时间为1-2s。而3号发变组C屏转子一点接地保护定值整定为：R1=15kΩ，t1=5s，发信;R2=1kΩ，t1=2s，跳闸，跳闸延时不符合导则要求。同时发变组保护装置在绝缘电阻计算出的绝缘电阻值比实际转子绝缘电阻值偏小，可能存在保护误动情况。

3.5防范措施

（1）对3号发电机碳刷小室下部，与发电机滑环（集电环）导体连接部位向下延伸40cm左右为裸铜排的部位绝缘处理;同时对碳刷小室内部油气，碳粉彻底清理，并使用无水酒精对发电机碳刷、刷架、集电环等部位彻底擦拭。

（2）重新整定发电机转子一点接地保护定值为：R1=30kΩ，t1=5s，发信;R2=0.5kΩ，t2=10s，跳闸。

（3）对发变组保护装置内部发电机转子一点接地绝缘电阻采样系数进行校准、修正，提高采样准确率。

3.6实施效果

通过采取相应措施，3号发电机转子回路绝缘值达到2.9MΩ。同时，发变组保护屏显示的绝缘电阻为119.9981kΩ，在发电机额定负荷下，转子泄露电流为0.17mA。

4.结束语

发电机作为发电企业最重要的设备之一，其安全稳定运行直接影响企业效益。检修期间应加强对发电机转子一、二次回路绝缘的检查、预试;对保护装置采样精度校准、修正;熟练掌握保护原理并根据保护原理严格对保护定值进行整定;日常应加强对碳刷小室碳粉、积灰、积油的清理。

參考文献

[1]潘文威.发电机转子一点接地故障分析与查找[J].红水河，2015.2

[2]陶瑞基，黄春明.发电机转子动态故障接地处理[J].电气应用，2011.8