发电机转子绕组一点接地故障的快速检查及处理

张国稳，钱仕英，祁光胜

（甘肃小三峡发电有限公司，甘肃兰州 730050）

发电机转子绕组一点接地故障的快速检查及处理

张国稳，钱仕英，祁光胜

（甘肃小三峡发电有限公司，甘肃兰州 730050）

小峡水电站位于黄河干流上游甘肃境内，电站总装机容量230M W，安装4台半伞式轴流转浆式机组，发电机型号为S F-J 57.5-88/2500。2004年10月首台机组投产发电，2005年底4台发电机组相继投产发电，电站通过竣工验收。发电机自投运后相继发生了4号机组、1号机组转子一点接地故障，经过技术人员认真分析原因，检查和处理故障，在最短的时间内使故障机组归调运行，保证了电站的正常运行及电网的安全供电，为公司的安全生产和经济效益做了贡献。分析2台机组发生转子绕组一点接地故障的原因，都是由于在机组安装过程中施工单位在转子磁极上遗留有螺母或者金属焊渣引起的金属性接地故障。下面以1号机组转子一点接地故障为例，对故障发生的经过和分析检查处理过程进行详细的介绍。

1 故障经过

1.1 运行方式

小峡水电站110kV主接线方式为单母分段。故障前110kV单母线联络方式正常运行，1号机组、2号机组接甲母线运行，3号机组、4号机组接乙母线运行，全厂有功负荷190M W，其中1号机组有功负荷50M W，1号机组无功负荷5M V·A。

1.2 故障现象

2006年10月1日20 时44 分，运行人员发现电站监控系统报出：1号机A柜保护装置报警、1号机转子一点接地报警，现地检查为“1号机转子一点灵敏接地信号、1号机转子一点接地信号”动作，保护监视盘测得1号机转子电压正对地16.9V，负对地241.8V。1号机转子接地电阻在0.2～1.4k Ω之间变化。

2 检查及处理

2.1 初步分析及对策

接到运行人员报告，技术人员首先应初步判断接地极位置、接地性质及接地程度。从监控系统报警信号及保护监视盘打印报告对接地极及接地程度进行初步判断：转子电压正对地16.9V，负对地241.8V，表明接地极应为发电机转子磁极正极范围；1号机转子接地电阻在0.2～1.4k Ω之间变化，表明转子绕组存在类似于金属性接地故障存在。

按运行规程做以下处理：暂时调整机组之间负荷分配，转移故障机组负荷，严密监视机组运行状况，进一步判断信号的正确性以及发生接地的大概位置。在最短的时间内检查确认转子一点接地故障后做停机处理。

2.2 检查过程

电站技术人员在机组继续保持低负荷运行的情况下首先检查了励磁盘柜内FMK、电源回路等未见异常情况，由于接地信号一直存在，表明该故障一直存在。依据《运行规程》，发电机转子发生一点接地时不允许长时间运行，需做停机处理。

22 时14 分，电站运行人员联系调度将1号机停机，在做好相关安全措施后，检修人员对该机组励磁大线、刷架、滑环进行检查，仍未发现明显异常，测量发电机转子绕组绝缘电阻为0.01M Ω。随后取下电刷，对转子回路绝缘电阻进行分段检查，通过检查对所测绝缘数据分析，确认接地点在滑环及转子绕组间。随后经研究决定先打开发电机风洞内转子引线与磁极间的2个连接点，对转子接地点进行分段查找。

1 时00 分经申请调度同意，1号机退出备用转检修。2时35分1号机备用转检修操作完毕，2时50分发出“1号发电机转子一点接地检查及试验”工作票。相关工作按照公司相关流程进行。

检修人员打开转子引线与磁极间连接点测量绝缘电阻后，确认接地点在转子磁极或磁极间，测量磁极对地电位法对接地点进行查找，在转子回路中通入I=33.6A，电位分布如表1所示。

测试部位U6-7对地U8-9对地U10-11对地U12-13对地U14-15对地U16-17对地U18-19对地－0.418－0.238－0.064－0.222－0.389－0.557－0.761测试值/V

2.3 故障处理

通过对滑环间对地电位值的分析计算，确定了接地点大概位置在10号～11号磁极处，打开11号磁极附近的几块上挡风板进行检查测量，发现10号、11号磁极对地电位值变化异常，进一步检查发现：11号磁极位距磁极上部约1.4m与极间挡风板及转子磁轭间有一异物；10号磁极位距磁极上部约1.1m与磁极挡风板间有一异物，详细位置如图1所示。

图1 焊渣位置示意图Fig.1 Welding slag position diagram

将焊渣从上面用铁丝捅下吊在转子下挡风板上，然后测量转子绝缘电阻为1.1G Ω，打开下挡风板取出发现的全部异物，为2块长度2～3c m形状不规则的焊渣及几粒较小的焊渣碎物，再测发电机转子绝缘电阻为1.1G Ω，绝缘合格后，立即恢复1号机组。次日21时59分，1号发电机组由检修转热备用。至此，从发现转子接地故障至故障处理完毕机组归调转入热备用，仅仅用了1天的时间，正是应用了电位分布法快速检查出了具体的故障点才使得在最短的时间内完成了所有的检查处理工作，防止设备出现重大损坏事故，同时为电站创造了经济效益。

3 原因分析

从取出的焊渣实物看，上面局部位置有绝缘油漆，确认为施工单位安装时未清理干净的遗留物，在机组运行时由于震动，掉在磁极与极间挡风板间隙中，随着运行中磁极的磁化作用，渐渐形成了磁极线圈裸铜部位与转子磁轭或者磁极铁芯间的固定连接，造成转子一点接地。

4 危害性分析

发电机转子常见的故障是一点接地故障[4]。

正常运行状态下，发电机转子绕组对地有一定的绝缘电阻与分布电容，其绝缘电阻一般大于1M Ω。

发生一点接地故障后该绕组某一点或者某一部分失去绝缘性能，转子绕组与转轴间的绝缘电阻接近零值或保持低电阻接触运行。由于发生转子一点接地后由于此时未形成电流回路，对发电机运行尚无直接影响；但是，如在励磁回路中出现第二个接地点时，将形成二点接地故障，这样，故障点流过相当大的故障电流而烧伤转子本体，并使磁励绕组引过热而烧伤，同时由于绕组被短接，使气隙磁通失去平衡从而引起振动甚至还可使轴系磁化，严重危害发电机的安全运行。

所以，在运行规程中规定了当发电机转子一点接地故障时，应转移负荷，停机处理。在《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》中也规定了当发电机发生转子一点接地故障时，应立即查明故障点和性质，如系稳定性的金属接地故障应立即停机进行处理。

5 结语

5.1 方法探讨

发电机转子一点接地故障在水电站中较常见，当出现该故障信号时应引起高度重视，应在最短的时间内进行停机检查处理，防止故障的进一步扩大酿成设备重大损坏事故。电位分布法是检查发电机转子接地故障的最为快速有效的方法之一，在对转子绕组进行电位检查时各磁极电位值测量的准确性以及对测量数值的分析是判断接地位置的关键。

5.2 经验教训

在机组安装或者检修时应加强现场施工管理和工序工艺管理，防止螺帽、焊渣等金属性物质遗留在发电机内部。同时应严格执行《发电机风洞管理办法》，尤其机组检修期间要加强所有带入、带出风洞物品、材料、工器具的登记管理。并做好机组投运前的检查验收工作，防止类似故障的发生。

[1]中华人民共和国电力工业部.DL/T 596—1996电力设备预防性试验规程[S].北京：中国电力出版社，1997.

[2]李建明，朱康.高压电气设备试验方法[M].北京：中国电力出版社，2001:423-427.

[3]QB/XSX 102.XX01—2008小峡水电站运行规程[S].国投甘肃小三峡发电有限公司，2008.

[4]杨文超，王愿平.发电机转子接地故障诊断一例[J].河北电力技术，2001，20（4）：22-23.

YANG Wen-chao，WANG Yuan-ping.An example of generator rotor ground fault diagnosis[J].Hebei Electric Power，2001，20（4）:22-23（in Chinese）.

Quick Check and Treatment of One-Point Grounding Fault in Generator Rotor Windings

ZHANG Guo-wen，QIAN Shi-ying，QI Guang-sheng
（Gansu Xiaosanxia Power Co.，Ltd.，Lanzhou 730050，Gansu，China）

This paper introduces an example of the quick check and treatment of one-point grounding fault in generator rotor windings for Xiaosanxia Hydropower Station using potential distribution，analyzes the cause of malfunction，and points out the hazards of the generator rotor winding is ground fault.Stressed unit installation and maintenance process should strictly enforce the provisions of the relevant process technology standards and generators wind tunnel management，should conduct careful inspection and acceptance of the new installation and maintenance unit before operation of the generator wind tunnel，to prevent the rotor one-point grounding fault from occurring.

generator；rotor；grounding fault

以实例介绍了应用电位分布法对小峡水电站发电机转子绕组一点接地故障快速检查及处理，对故障原因进行了分析，指出发电机转子绕组一点接地故障的危害。强调了在机组安装及检修过程中应严格执行相关工序工艺标准以及发电机风洞管理规定，对新安装及检修机组在投运前对发电机风洞认真检查验收，防止转子一点接地故障的发生。

发电机；转子；接地故障

1674-3814（2012）08-0051-03

T V 734

B

2012-05-16。

张国稳（1972—），男，工程师，主要从事水电厂电气一次专业技术管理工作；

钱仕英（1972—），女，工程师，主要从事水电厂计算机监控系统管理工作；

祁光胜（1968—），男，工程师，主要从事水电厂电气一次专业技术管理工作。

（编辑 李沈）