關(guān)于發(fā)電機(jī)定子接地故障分析的論文
摘要：青海鹽湖化工分公司二期供熱中心采用的是5、6、7號(hào)機(jī)組，額定功率為36MW，額定容量為45MVA，但機(jī)組在運(yùn)行過程中出現(xiàn)了定子接地故障。文章通過對(duì)定子接地故障進(jìn)行分析，通過一定實(shí)驗(yàn)確定故障的本質(zhì)所在，并在此基礎(chǔ)上提出相應(yīng)的解決辦法。
關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī);定子接地;接地故障;供熱中心;繼電保護(hù)裝置
我公司機(jī)組的參數(shù)如下：機(jī)組型號(hào)為QFW-36-2，容量為36MW，功率因素為0.8，勵(lì)磁方式為交流無刷勵(lì)磁，額定電壓10.5kV，電流是2474.2A，頻率為50Hz，接法為Y，并網(wǎng)同期點(diǎn)在發(fā)電機(jī)出口斷路器上。公司的發(fā)電機(jī)在使用階段出現(xiàn)定子接地故障，使得出現(xiàn)電路跳閘、勵(lì)磁停滯等現(xiàn)象，我們通過分析定子接地故障的原因，根據(jù)實(shí)際情況判斷原因所在，并采取相應(yīng)的措施。
1 緊急處理
在故障發(fā)生后，要對(duì)保護(hù)的繼電器進(jìn)行檢測，判斷繼電保護(hù)裝置參數(shù)（基波諧波的狀況）是否符合標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)保護(hù)動(dòng)作進(jìn)行進(jìn)一步的確定，并對(duì)機(jī)組的各個(gè)組件進(jìn)行了檢測。
1.1 繼電保護(hù)裝置的確認(rèn)
繼電保護(hù)裝置的正常運(yùn)行是通過一些參數(shù)來確認(rèn)的，比如根據(jù)波形以及電壓值、發(fā)電機(jī)定子電流等，將故障中的波形、電壓值、電流值與正常情況相比，當(dāng)實(shí)際值與正常情況的值相比誤差不大時(shí)，可判斷保護(hù)動(dòng)作是合理的。如果要進(jìn)行下一步的確認(rèn)，需要通過檢測發(fā)變組二次回路，這樣可以確保繼電保護(hù)裝置是否滿足要求。然而這樣的檢測存在它的弊端，就是不能判斷故障的位置，從而不能得到好的解決辦法，加大了故障修復(fù)的難度。
1.2 對(duì)一次系統(tǒng)進(jìn)行檢測
首先，搖測絕緣：應(yīng)使用2500V的兆歐表，阻值要求50MΩ，吸收比1.3。如果小于10MΩ以下，吸收比小于1.3;其次，檢查有無積水、漏油現(xiàn)象。
對(duì)一些非電氣系統(tǒng)施行檢測，若系統(tǒng)中沒有出現(xiàn)積水漏油等情況，則說明系統(tǒng)運(yùn)行正確，同時(shí)不可忽略冷卻水，因此若絕緣搖上去了，積水、漏油清理了要對(duì)其進(jìn)行檢測，看其是否能正常通電。同時(shí)，對(duì)系統(tǒng)的電路進(jìn)行檢查，看是否滿足要求，也要考慮絕緣電阻的電阻值，看值的大小能否達(dá)到絕緣的效果。
2 確定故障
通過上述的緊急處理，如果沒有出現(xiàn)問題，則我們可以初步判定為發(fā)電機(jī)定子接地出現(xiàn)了問題，這可以通過分析電壓的變化來確定。
發(fā)電機(jī)定子接地故障圖如上所示：電路圖（圖1所示）、相位圖（圖2所示），可以通過觀測三相對(duì)地電位的大小，來判定接地故障是否存在。同時(shí)對(duì)中性點(diǎn)電壓進(jìn)行檢測，當(dāng)中性點(diǎn)電壓升高到一定程度時(shí)，判斷為接地，可以通過記錄的信息與標(biāo)準(zhǔn)情況下電壓的變化來判定，當(dāng)發(fā)生異常時(shí)，則說明是定子接地故障，故障可能在三相的不同位置，這個(gè)檢查的過程也可以確定是哪個(gè)相發(fā)生了故障。
3 打開星點(diǎn)
故障確認(rèn)后，要對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行確認(rèn)，這需要對(duì)整個(gè)回路進(jìn)行檢測，檢測的內(nèi)容為三相絕緣電阻的阻值大小。在正常情況下，阻值保持不變，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，電阻會(huì)有明顯的減小，可以通過三相電阻的變化確定故障點(diǎn)的位置。
4 故障分析
通過檢測，我們確定了故障點(diǎn)，通過故障點(diǎn)，我們分析故障的原因所在，在一般情況下都會(huì)發(fā)生定子接地故障，應(yīng)當(dāng)注意以下三點(diǎn)：
4.1 空氣冷卻器
當(dāng)空氣冷卻器出現(xiàn)問題時(shí)，會(huì)發(fā)生定子接地故障，這是因?yàn)榻^緣體破裂而導(dǎo)致的，這很可能是在前期的準(zhǔn)備工作中，由于操作不當(dāng)而導(dǎo)致空氣冷卻器出現(xiàn)裂紋而未及時(shí)發(fā)現(xiàn)。當(dāng)裂紋出現(xiàn)后，管中的水會(huì)向下流出，從而致使電場改變，電流流出致使電壓異常，當(dāng)空氣冷卻器溫度升高致使空氣冷卻器燒壞時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生短路的'情況，這種問題可以通過觀察空氣冷卻器來確定，也可以通過測量它的過渡電阻來確定。
4.2 三相電壓值的變化
三相電壓值的變化也可能導(dǎo)致定子接地故障，在正常情況下，中性點(diǎn)電壓為零，而偏差的產(chǎn)生可能是由于電容的耦合度不夠，中性點(diǎn)電壓會(huì)升高，但一般不會(huì)超過500V，否則就可能出現(xiàn)單相接地。
4.3 投入運(yùn)行前的設(shè)備準(zhǔn)備
當(dāng)設(shè)備檢測不當(dāng)，例如變壓器以及發(fā)電機(jī)這些主要設(shè)備檢測不完善時(shí)，會(huì)出現(xiàn)接地故障。
5 檢查變壓器
5.1 投入運(yùn)行前進(jìn)行檢測（設(shè)備以及接線）
第一，要檢測系統(tǒng)設(shè)備的安裝是否滿足規(guī)定和要求，檢查溫度計(jì)，檢測電容式套管是否正常接地，并保證吸附劑滿足標(biāo)準(zhǔn)以及吸濕器無堵塞;第二，確定冷卻系統(tǒng)、導(dǎo)氣管路處于開閥狀態(tài);第三，確定開關(guān)是否滿足要求：轉(zhuǎn)動(dòng)和油量，同時(shí)還要檢查三相，并保證三相相同;第四，檢測套管型電流互感器的端子，看接觸是否良好;第五，其他設(shè)備，如儲(chǔ)油柜、電源、線路、操作規(guī)范、管路的配置等，檢查接線是否正確、配置是否符合要求、控制系統(tǒng)是否出錯(cuò)等。
5.2 工作前的檢測（數(shù)據(jù)）
在變壓器投入運(yùn)行之前，要進(jìn)行儀器測試。第一，分接位置，根據(jù)說明書檢測各個(gè)位置，保證各個(gè)位置的準(zhǔn)確性，第二，檢測變壓器中電流互感器;第三，檢測絕緣電阻，并把檢測值和理論值相比較，確定誤差值不大;第四，檢測油箱里油的質(zhì)量，對(duì)其中的含水量、耐壓值等進(jìn)行測量，保證誤差不超過規(guī)定的范圍。
5.3 工作前的試驗(yàn)（設(shè)備）
? 在設(shè)備投入運(yùn)行前，需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行一定測試，如繼電器和保護(hù)電路器等，保證電路的安全，例如，當(dāng)連續(xù)進(jìn)行空載運(yùn)行，在規(guī)定的電壓下，如果持續(xù)時(shí)間超過六小時(shí)，溫升不超過一定值時(shí)，不用啟動(dòng)冷卻器來對(duì)設(shè)備進(jìn)行冷卻。當(dāng)測試完成后，必須將各個(gè)元件設(shè)備還原到原來的狀態(tài)，設(shè)置過流保護(hù)的數(shù)值，拔掉接地線。
6 檢查發(fā)電機(jī)
6.1 參數(shù)的檢測
發(fā)電機(jī)主要參數(shù)有容量、電壓、電流、效率、絕緣等級(jí)、頻率、轉(zhuǎn)速、接法、相數(shù)等，要使這些參數(shù)滿足要求，需要按照所給的規(guī)范測量這些參數(shù)的值，看它們是否滿足標(biāo)準(zhǔn)。在一般情況下，定子繞組直流電阻為0.00371Ω，勵(lì)磁繞組直流電阻為0.13238Ω，定子漏抗為0.1231Ω等，這些值都較小，因此靈敏度高，必須小心測試，避免操作不當(dāng)造成的損傷從而導(dǎo)致誤差的出現(xiàn)。
6.2 結(jié)構(gòu)的檢測
發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)內(nèi)容包括機(jī)座、定子鐵芯、定子線圈、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子線圈等多種結(jié)構(gòu)，因此，檢測過程較為復(fù)雜，但不能忽視。其中，機(jī)座的焊接要保證它的安全以及實(shí)用性，安全體現(xiàn)在它的結(jié)構(gòu)設(shè)置可以防止雜質(zhì)進(jìn)入機(jī)座內(nèi)部，對(duì)機(jī)座造成損傷;定子鐵芯需要固定，轉(zhuǎn)子的材料選擇應(yīng)當(dāng)是34CrMo1A，要注意的是，轉(zhuǎn)子的線圈是F等級(jí)。
7 定子接地故障經(jīng)驗(yàn)總結(jié)
第一，在系統(tǒng)出現(xiàn)問題之后，應(yīng)當(dāng)對(duì)一次二次系統(tǒng)進(jìn)行排查，排查的方法是利用高壓，這樣可以找到接地點(diǎn)，系統(tǒng)的檢測需要觀察實(shí)際壓變與理論電壓的情況。
第二，在系統(tǒng)運(yùn)行之前應(yīng)該做好各種準(zhǔn)備工作，保證系統(tǒng)能夠正確運(yùn)行，系統(tǒng)的實(shí)際數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)與設(shè)備的出廠數(shù)據(jù)誤差較小，這些數(shù)據(jù)的精確度一定要大，不然引起的誤差將變大。
第三，自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置出現(xiàn)問題容易造成非同期合閘對(duì)發(fā)電機(jī)造成沖擊，從而損壞定子絕緣，造成接地，接地點(diǎn)一般在定子鐵芯槽口處。
第四，從目前的情況來看，我國多地發(fā)生的定子接地故障大多是由于空氣冷卻器出現(xiàn)了問題，這就要求對(duì)空氣冷卻器進(jìn)行嚴(yán)密的檢測，更要注意操作規(guī)范，以免損壞空氣冷卻器。除此之外，在調(diào)試過程中應(yīng)該注意對(duì)定子冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行檢測，避免意外情況發(fā)生而導(dǎo)致故障。
8 結(jié)語
導(dǎo)致定子接地故障的原因很多，在出現(xiàn)這樣的問題之后，我們應(yīng)當(dāng)從簡單而且必要的地方入手，例如首先對(duì)空氣冷卻器進(jìn)行排查，而后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行排查，系統(tǒng)分為一二次系統(tǒng)，都要進(jìn)行排查。在系統(tǒng)運(yùn)行前一定要進(jìn)行儀器的測試，保證各個(gè)設(shè)備能夠正常投入使用，發(fā)電機(jī)的重要測試是零起升壓測試，不能忽視。更重要的是空冷式（油污等堵塞）自動(dòng)同期裝置角度增大接地，因此投入前清潔油污，定期校驗(yàn)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置。
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