发电机定子接地故障报警的分析与处理

刘立灿

（河钢股份有限公司邯郸分公司能源中心，河北邯郸 056015）

1 概述

邯钢某燃气-蒸汽联合循环发电厂2007年建成投产，安装有2 台发电机组，其中1#为燃气发电机，额定功率28.5 MW，以燃烧高炉、转炉煤气或者高炉转炉混合煤气为动力推动燃气轮机旋转，拖动发电机发电；2#为汽轮发电机，额定功率20.5 MW，运用燃气的热能加热锅炉产生蒸汽，拖动汽轮发电机发电。2台发电机均在10 kV母线并网发电，通过升压变压器将发电机发出的10 kV电压升压至110 kV等级电压，送至上级110 kV变电站。

发电厂电气主接线如图1所示。

图1 燃气-蒸汽联合循环发电厂电气主接线图

2 故障经过

电厂工艺设备检修消缺完毕，值班人员联系调度，得到开机许可后，开启煤气加压机、燃机启动电机，启动燃气轮机，燃气轮机运行正常后，燃气发电机并网成功。检查燃气发电机运行正常后，燃机启动电机、煤气加压机分闸停运，这时发电机保护装置发出“定子接地故障”报警信号。

值班电气人员立即对电气参数进行检查，发现10 kV 厂用电母线A、B、C 三相电压分别是5 300 V、6 500 V、6 500 V，测量母线电压互感器开口角电压为10 V，运行电压明显异常。

通知电厂值班操作人员将燃气发电机解列，发电机解列后，电压异常并没有消除。

在工艺设备的配合下，将10 kV 母线上所有给水泵、循环水泵、厂用变断路器分闸，只保留升压变压器10 kV断路器在合位，母线电压仍不正常。

将所有配出分路断路器小车拉至检修位置，母线电压恢复正常，电压互感器开口角电压为零。对各分路断路器进行电气试验，发现煤气加压机断路器A 相机构连杆锁紧销子脱落，导致A 相真空灭弧室不能可靠分闸，如图2 所示。对该断路器机构连杆进行维修并试验合格后，发电机再开机、并网后各项运行参数恢复正常，发电机保护装置没有再发“定子接地故障”信号。

图2 断路器连杆锁紧销子脱落

3 原因分析

（1）煤气压缩机A相灭弧室由于连杆销子脱落，断路器分闸后，A 相灭弧室没有断开，B、C 相灭弧室正常分闸，其分闸后的电路如图3所示。

图3 煤气压缩机停机后断路器A相不能分闸后的等效电路图

从图3 可以看出，A 相真空灭弧室由于连杆销子脱落没有断开，而B、C 两相正常断开，相当于电缆的A相芯线通过电动机绕组使B、C相芯线均带有A 相电压，而三相芯线对电缆接地的屏蔽层相当于一个电容，即10 kV 母线A 相相当于接了一个电缆三相芯线对地电容Cx负荷。

（2）由于A 相通过电缆电容接地，经过实测，煤气加压机电缆对地电容Cx 为3.65 μF，对地电容电流Ic计算如下：

式中：Uφ——母线相电压；

Cx——电缆芯线对地电容。

也就是说，A 相对地电容电流为6.07 A，导致电压互感器开口角出现10 V 的零序电压，发电机保护装置发出“定子接地故障”的报警信号。

4 处理措施

本次故障虽然发电机保护装置发出“定子接地故障”报警信号，很显然并不是发电机定子真的接地引起的，而是由于煤气加压机断路器机构连杆锁紧销子脱落、A 相灭弧室不能分闸引起的。为此制定如下措施。

（1）对10 kV 断路器机构连杆销子进行改进。经检查发现，断路器机构连杆锁紧销子外形尺寸较大，容易与外部散热座摩擦，受机械力脱落。经与断路器厂家联系，购进外形尺寸较小的锁紧销子，全部替换掉原来尺寸较大的锁紧销子，避免与散热座摩擦脱落。改进前后的比较图如图4所示。

图4 连杆锁紧销子改进效果比较图

（2）定期对开关设备进行检修、维护、试验，及时发现和消除隐患，确保电气设备状态良好。

5 结束语

断路器机构连杆锁紧销子改进后，没有再发生类似销子脱落故障，说明改进取得了良好的效果。