发电机定子接地故障处理与技巧

刘文海

（甘肃电投大容电力杂木河发电分公司，甘肃 兰州730070）

电站概况：某水电站是为径流引水式电站，枢纽工程主要任务是发电，电站装机容量51MW，3 台单机容量为17MW 的水轮机组。1 号机组经1# 主变 与2 号、3 号机组经2# 主变汇入110kv 母线,经出现110kv 出线线路送出。厂用系统采用分段运行，400v 厂用Ⅰ段、Ⅱ段取自10.5kv 母线Ⅰ段、Ⅱ段。柴油发电机备用。

1 事故前的运行方式

1#机组与1#主变、3#机组与2#主变（中性点接地）固定方式连接经110KV 母线与天腾1117 线与系统并网运行，2#机组停机备用。系统电压为118KV，系统频率为50Hz,P1=17.4MW、Q1=3.4MVar, P3=6.1MW、Q3=2.3Mvar。 厂用系统11B 带厂用I段、12B 带厂用II 段分段运行，13B 带生活区，厂房柴油发电机冷备用，枢纽由14B 经15B 供电，16B 充电备用，枢纽柴油发电机冷备用。直流母线分段运行。枢纽水位2010.80m。

2 故障现象

上位机报3#机组主保护装置定子接地基波零序电压I 段动作，3#机组后备保护TV 断线动作。2B 低后备保护装置故障动作，零序过压动作。3#机组主保护装置定子接地基波零序电压I 段动作，定值为8V，延时3s,实际3U0=86.64V,动作正确。2B零序过压动作，定值为140V,延时100s,实际为3U0=152.45V。

3 故障查找及原因分析

3.1 故障查找

3.1.1 检查3#机旁主保护装置显示“3#机组定子接地基波零序电压I 段动作”零序序电压为86.64V，机端相电压Ua=104.93V，Ub=20.17V，Uc=86.34V。线电压为Uab=105.26V，Ubc=104.68V，Uac=106.42V。3#机组交采装置显示Ua=10.3KV，Ub=0KV，Uc=10.5KV。3#机旁后备保护装置显示TV 断线告警。检查2B后备保护装置显示母线电压为Ua=103.14V,Ub=8.89V,Uc98.08V。

3.1.2 水轮机层检查发现三台发电机出线汇集处，散热风机至穿墙电缆一段有绝缘异味。

3.1.3 对3 号机出口断路器113DL 分闸。“2B 后备保护装置故障”告警复归，“零序过压”告警复归。保护装置显示母线电压正常为Ua=58.8V，Ub=58.8V，Uc=58.8V。检查高压配电室发现3# 机 组PT 柜 显 示Ua=10.5KV，Ub=0KV，Uc=10.51KV，厂 用10.5KVII 段电压为Ua=6KV，Ub=6.1KV，Uc=6.3KV。

3.1.4 对3#机组逆变灭磁至空转。3#机组主保护“定子接地基波零序电压I 段动作”告警复归，3#机组后备保护“TV 断线告警”复归。之后对3#机组停机做安全措施。

3.2 原因分析

3.2.1 3#发电机B 相电缆绝缘击穿导致3#发电机定子接地基波零序电压I 段动作。基波零序电压I 段动作定值为8V，实际为86.64V 满足动作条件，动作行为正确。

3.2.2 3 台机组发电机出线电缆敷设密集，散热条件不良。自投运起就存在严重发热情况，尤其在主厂房与电缆夹层的穿墙处，所有电缆汇聚于此，排列密集，发热严重，夏季满负荷时高达80 度。2009 年曾对电缆桥架进行了局部改造，增加通风措施，散热情况有一定改善，但不能从根本上消除。初步分析，长时间电缆高温运行，导致绝缘下降造成绝缘击穿。

4 故障处理

4.1 对3#发电机及电缆摇绝缘发现B 相绝缘为零，之后将发电机、高压开关柜与电缆断开检查，发电机绝缘良好，出线电缆B 相其中一根电缆（B 相）绝缘为零。

4.2 重新见部分电缆全部排除完毕，未发现异常情况。对主厂房与电缆夹层的穿墙处电缆进行了仔细检查，由于此处电缆敷设密集，电缆根本无法移动，借助照相机、镜子等工具进行检查，可见部分未发现异常。

4.3 重新测量故障电缆绝缘为1MΩ，绝缘有所恢复，呈高阻性接地。对电缆两端终端进行分解检查，未发现异常情况。应用电阻法测量，由于此时电缆呈高阻性接地，电阻法测量结果无法判断故障点位置。重新敷设3#机出口电缆（B 相）故障相，尽快恢复3#机组。电缆敷设完毕后，并拆除桥架防火隔板，增加通风措施，并进行了耐压试验合格。3#机开机，零起升压正常，并网运行。

5 结论

由于发电机定子单相接地后不会产生很大的故障电流，在允许时间内不会出现故障，所以定子绕组单相接地保护通常只发信号或延时跳闸。

5.1 以下是处理方法：

发现发电机发出“定子接地”报警后，根据发电机定子电压参数变化进行比较，判明接地相别和真、假接地。

5.1.1 若是假接地，应检查并判明发电机电压互感器熔断的相别，视具体情况，带电或停机更换熔断器，如果带电更换熔断器，应做好人身安全措施和防止继电保护误动的措施

5.1.2 若是真接地，按以下步骤处理：a.首先查与该发电机所连接设备的一次回路，便于观察的电缆和设备有无明显接地点，首先打开发电机盖板观察孔发电机内部、然后按顺序检查：发电机出口至主变低压侧引线、励磁变、机组PT、母线PT、厂变高压侧及它们之间连接一次接线。b.如接地点在发电机外部采取排除方法查找，设法消除，由退出母线PT，厂用变压器倒换备用变供电，发电机出口开关解列、机组PT 的顺序查找，在退出后故障消失;如果接地点在发电机内部，应立即停机。c.最后转移负荷或开启备用机组，对故障机组做安全措施，然后对发电内部定子绕组采取相应的方法测量、查找、处理。

5.2 排查同时注意某些技巧

5.2.1 查找必须及时。由于定子一点接地后发电机其工作不稳定，避免造成两点接地，在机组运行期间，2 小时内不能查找故障原因，必须停机处理。

5.2.2 加强巡检。大负荷运行下，在发电机端部、引出线桥架等容易发热部位检查，加强巡回次数、巡回质量，做到重点部位重点检测。

5.2.3 为防止误判断，观察接地现象是否消失时，应从信号、电压参数、光字牌及指示情况综合判断;

5.2.4 查找时按顺序查找。先判别真假接地、再检查相连接一次系统、再用排除法，最后停机处理。

5.3 查找接地故障时的注意事项

5.3.1 定子一点接地查找时，应经值班负责人的允许，做好相应的应急措施，动作快，防止两点接地，发电机烧毁扩大事故;

5.3.2 防止人为造成短路或另一点接地，导致发电机严重事故发生;

5.3.3 查找故障，必须二人及以上进行，穿绝缘鞋、戴绝缘手套，防止人身触电，做好安全监护;

5.3.4 运行状态更换保险防止保护误动作，必要时解除可能误动的保护，然后更换一次保险。

本文探讨对此类事故发生时，引导生产运行人员用正确的思路分析，合理来处理事故和分析查找存在的故障。通过对测量发电机定子电压参数比较判别真假接地，再通过与发电机相连设排除方法进行分析，在结合实际缩短了事故时间，快速准确处理事故，防止扩大化，确保发电机的安全稳定运行，避免造成经济损失。