论文部分内容阅读
摘要：汽轮发电机转子绕组绝缘的故障，多表现为主绝缘的破坏，当转子绕组仅有一点接地时，因为没有电流通过故障点，尚不直接影响发电机的正常运行，若又发生另一点接地而形成两点接地时，不仅故障电流可能会严重烧坏转子铁芯或护环，而且由于一部分转子绕组被短接继而破坏了转子磁场的对称性，使得机组发生剧烈的振动和转子铁芯被磁化。这些都是不允许的，所以当出现转子绕组一点接地时，应迅速采取措施消除故障，恢复机组的正常运行。
关键词：转子一点接地；故障；分析；查找
【分类号】：TU855
1 故障经过
2015年8月23日，某厂1号发电机（型号：QF-30-2）运行中保护装置报“转子一点接地”，检查转子对地绝缘电阻值为2.167k?，当时该发电机负荷：有功17MW，无功15MVar，转子电压117 V，电流240A，在解开转子保护测量装置后，现场测得正极对地电压20V，负极对地电压-97V，确认转子回路发生一点接地，申请投入“转子两点接地”保护，调度降低发电机负荷至：有功8MW，无功7MVar，转子电压70 V，经对整流子、滑环吹扫擦拭，转子绝缘值无明显变化，且逐渐下降，1号机按计划运行至9月7日，停机前转子对地绝缘电阻值为0.36 k?，测量正极对地电压0V，负极对地电压-70V，在发电机解列断开灭磁开关后，正、负极对地残压恢复平衡，测量转子回路绝缘电阻为200M?。
2 故障原因判断分析及查找
根据停机前测量转子对地电压（正极对地20V，负极对地97V）、及保护屏转子对地电阻显示0.376kΩ，等情况综合分析：排除装置误报信息，确定发电机转子一点接地真实存在，且由于转子对地电阻小于1 kΩ并相对稳定，判断为低阻性接地即金属性接地，观察该接地随解列停机而消失，系不稳定性接地。
2.1发电机转子一点不稳定金属性接地的原因分析：
2.1.1转子滑环因汽轮机轴瓦油挡漏油附着灰尘或碳粉堆积引起。
2.1.2转子回路的测量保护回路存在寄生回路，绝缘下降导致。
2.1.3历次励磁系统改造回路清理不彻底，残留元件接地引起。
2.1.4转子线圈靠近槽楔和护环的上层绕组线匝在离心力的作用下，绕组被压向槽楔底面和护环内侧，造成有绝缘缺陷的绕组接地。
2.1.5发电机转子或励磁机转子端部绕组随温度上升而膨胀所至接地。
2.1.6其它元件绝缘性能不稳定导致。
2.2停机期间对发电机转子一点接地的查找措施
2.2.1针对可能造成接地的原因，视条件进行逐项排除，发电机停机后经对整流子、滑环吹扫擦拭，转子绝缘值无明显变化。同时将转子回路一次电缆，包括：发电机至灭磁屏电缆、灭磁屏、励磁机至灭磁屏电缆、励磁机进行分段检查，未发现电缆有损伤、绝缘破坏现象。
2.2.2检查测量保护回路正常，且制造人为接地，保护器正确报警，保护回路无异常。
2.2.3对整流柜、灭磁柜（开关、过电压保护器）、励磁机接线进行全面检查，未发现相关回路及各元器件异常。
2.2.4对发电机端盖等处做了检查，未见异常。
2.3动态查找与发现接地故障点
经过发电机停机后的检查并未发现明显故障点，而且停机后测量各部分对地的绝缘电阻值均在合格范围内，在分析转子绕组绝缘状况与运行条件的关系后，总结出处理这种活动性质的接地电阻，应变活动性接地为稳定性接地，再按寻找稳定接地点的方法确定接地点的位置的原则。于是决定在动态过程中查找。并且制定了详细的发电机开机运行中处理转子一点接地故障的方案。
11月3日按照上述方案1号发电机再次开机，开机前整个回路绝缘电阻500 MΩ，1号发电机并列后带有功10MW，无功8MVar，机组参数正常，4日加负荷至15MW时（无功仍为8Mvar），转子接地保护装置报“转子一点接地”，检查转子对地绝缘电阻值为0.367 k?，且接地阻值稳定，投两点接地保护，5日1号机调整负荷试验，有功加至21MW，无功10Mvar，减负荷至有功10MW，无功8Mvar，观察转子对地电阻值均无明显变化。
11月8日因机务原因1号机停机，减1号机有功、无功负荷到零，检查1号机转子接地电阻值为0.3kΩ，转子电压表正极接近0，负极-45V，1号机停机后测量转子回路绝缘电阻为0M?。停机操作完成后，分段测量：励磁机侧绝缘完好，而发电机侧绝缘为零。
2.4接地故障点的确认和处理
经过分段检查，发现接地点位于发电机励侧小端盖正极集电环处（如图2），其余回路绝缘电阻不低于200 MΩ。这也再次验证了机组运行中接地发生时多次测量到正极对地电压下降并最终指示为0V。
吊开发电机金属小端盖，测量集电环固定螺栓对地绝缘为0，拆解后发现：固定螺栓穿过端盖安装时，螺栓外套装的绝缘管未完全伸出端盖，凹入端盖约1mm。根据螺栓安装结构，分析出：由于固定螺栓穿过端盖时绝缘管位置不到位（如图3），造成螺栓在伸出端盖的部位与端盖间存在间隙，机组运行中的振动造成螺栓偏移安装位后，与端盖局部间隙变小，螺栓所属的部位绝缘下降，最终导致发电机转子回路一点接地。
由于原绝缘片内孔较大，没有止位，安装后无法保证绝缘管对螺栓完全防护，于是决定：更换内外各一片绝缘内径φ28，使绝缘管能够位于端盖中间，保证固定螺栓绝缘，新增一片φ20的绝缘垫片，固定螺母，垫片重新安装后，对该机组前后端盖共8个固定螺栓按此方法处理，检查螺栓对地绝缘均为500MΩ，合格后开机，发电机运行正常。
3 小结
从整个故障的发生、查找和处理来看，我们的工作存在不少需要改进的地方。例如：对转子回路定期进行检查，或将尽早地发现和排除隐患；其次，第一次停机拆解该部位检查时，未采用更为周密的检查手段。通过本次事例说明：发电机在实际运行中可能引起转子一点接地故障的原因有很多，只要平时做好基础工作，发生故障时判断准确，就一定能查找到故障点并将其排除，从而确保机组安全、稳定、可靠的运行。
参考文献
1. 耿旭明.赵泽民.电气运行与检修1000问.北京.中国电力出版社.2004
2. 邹仉平.实用电气二次回路200例.北京.中国电力出版社.2000
3. 王方 现代机电设备安装调试、运行检测与故障诊断、维修管理务实全书 金版电子出版公司 2002
4. 陳化钢 电气设备预防性试验方法 北京 水利电力出版社 1994
关键词：转子一点接地；故障；分析；查找
【分类号】：TU855
1 故障经过
2015年8月23日，某厂1号发电机（型号：QF-30-2）运行中保护装置报“转子一点接地”，检查转子对地绝缘电阻值为2.167k?，当时该发电机负荷：有功17MW，无功15MVar，转子电压117 V，电流240A，在解开转子保护测量装置后，现场测得正极对地电压20V，负极对地电压-97V，确认转子回路发生一点接地，申请投入“转子两点接地”保护，调度降低发电机负荷至：有功8MW，无功7MVar，转子电压70 V，经对整流子、滑环吹扫擦拭，转子绝缘值无明显变化，且逐渐下降，1号机按计划运行至9月7日，停机前转子对地绝缘电阻值为0.36 k?，测量正极对地电压0V，负极对地电压-70V，在发电机解列断开灭磁开关后，正、负极对地残压恢复平衡，测量转子回路绝缘电阻为200M?。
2 故障原因判断分析及查找
根据停机前测量转子对地电压（正极对地20V，负极对地97V）、及保护屏转子对地电阻显示0.376kΩ，等情况综合分析：排除装置误报信息，确定发电机转子一点接地真实存在，且由于转子对地电阻小于1 kΩ并相对稳定，判断为低阻性接地即金属性接地，观察该接地随解列停机而消失，系不稳定性接地。
2.1发电机转子一点不稳定金属性接地的原因分析：
2.1.1转子滑环因汽轮机轴瓦油挡漏油附着灰尘或碳粉堆积引起。
2.1.2转子回路的测量保护回路存在寄生回路，绝缘下降导致。
2.1.3历次励磁系统改造回路清理不彻底，残留元件接地引起。
2.1.4转子线圈靠近槽楔和护环的上层绕组线匝在离心力的作用下，绕组被压向槽楔底面和护环内侧，造成有绝缘缺陷的绕组接地。
2.1.5发电机转子或励磁机转子端部绕组随温度上升而膨胀所至接地。
2.1.6其它元件绝缘性能不稳定导致。
2.2停机期间对发电机转子一点接地的查找措施
2.2.1针对可能造成接地的原因，视条件进行逐项排除，发电机停机后经对整流子、滑环吹扫擦拭，转子绝缘值无明显变化。同时将转子回路一次电缆，包括：发电机至灭磁屏电缆、灭磁屏、励磁机至灭磁屏电缆、励磁机进行分段检查，未发现电缆有损伤、绝缘破坏现象。
2.2.2检查测量保护回路正常，且制造人为接地，保护器正确报警，保护回路无异常。
2.2.3对整流柜、灭磁柜（开关、过电压保护器）、励磁机接线进行全面检查，未发现相关回路及各元器件异常。
2.2.4对发电机端盖等处做了检查，未见异常。
2.3动态查找与发现接地故障点
经过发电机停机后的检查并未发现明显故障点，而且停机后测量各部分对地的绝缘电阻值均在合格范围内，在分析转子绕组绝缘状况与运行条件的关系后，总结出处理这种活动性质的接地电阻，应变活动性接地为稳定性接地，再按寻找稳定接地点的方法确定接地点的位置的原则。于是决定在动态过程中查找。并且制定了详细的发电机开机运行中处理转子一点接地故障的方案。
11月3日按照上述方案1号发电机再次开机，开机前整个回路绝缘电阻500 MΩ，1号发电机并列后带有功10MW，无功8MVar，机组参数正常，4日加负荷至15MW时（无功仍为8Mvar），转子接地保护装置报“转子一点接地”，检查转子对地绝缘电阻值为0.367 k?，且接地阻值稳定，投两点接地保护，5日1号机调整负荷试验，有功加至21MW，无功10Mvar，减负荷至有功10MW，无功8Mvar，观察转子对地电阻值均无明显变化。
11月8日因机务原因1号机停机，减1号机有功、无功负荷到零，检查1号机转子接地电阻值为0.3kΩ，转子电压表正极接近0，负极-45V，1号机停机后测量转子回路绝缘电阻为0M?。停机操作完成后，分段测量：励磁机侧绝缘完好，而发电机侧绝缘为零。
2.4接地故障点的确认和处理
经过分段检查，发现接地点位于发电机励侧小端盖正极集电环处（如图2），其余回路绝缘电阻不低于200 MΩ。这也再次验证了机组运行中接地发生时多次测量到正极对地电压下降并最终指示为0V。
吊开发电机金属小端盖，测量集电环固定螺栓对地绝缘为0，拆解后发现：固定螺栓穿过端盖安装时，螺栓外套装的绝缘管未完全伸出端盖，凹入端盖约1mm。根据螺栓安装结构，分析出：由于固定螺栓穿过端盖时绝缘管位置不到位（如图3），造成螺栓在伸出端盖的部位与端盖间存在间隙，机组运行中的振动造成螺栓偏移安装位后，与端盖局部间隙变小，螺栓所属的部位绝缘下降，最终导致发电机转子回路一点接地。
由于原绝缘片内孔较大，没有止位，安装后无法保证绝缘管对螺栓完全防护，于是决定：更换内外各一片绝缘内径φ28，使绝缘管能够位于端盖中间，保证固定螺栓绝缘，新增一片φ20的绝缘垫片，固定螺母，垫片重新安装后，对该机组前后端盖共8个固定螺栓按此方法处理，检查螺栓对地绝缘均为500MΩ，合格后开机，发电机运行正常。
3 小结
从整个故障的发生、查找和处理来看，我们的工作存在不少需要改进的地方。例如：对转子回路定期进行检查，或将尽早地发现和排除隐患；其次，第一次停机拆解该部位检查时，未采用更为周密的检查手段。通过本次事例说明：发电机在实际运行中可能引起转子一点接地故障的原因有很多，只要平时做好基础工作，发生故障时判断准确，就一定能查找到故障点并将其排除，从而确保机组安全、稳定、可靠的运行。
参考文献
1. 耿旭明.赵泽民.电气运行与检修1000问.北京.中国电力出版社.2004
2. 邹仉平.实用电气二次回路200例.北京.中国电力出版社.2000
3. 王方 现代机电设备安装调试、运行检测与故障诊断、维修管理务实全书 金版电子出版公司 2002
4. 陳化钢 电气设备预防性试验方法 北京 水利电力出版社 1994