转子动态一点接地故障的查找及处理

谢 乐

(中广核亚王盐源县长柏电力有限责任公司，四川 西昌 615000)

长柏水电站地处四川省凉山州盐源县境内的长柏乡，位于永宁河上，采用引水式开发，距盐源县城约90 kM。电站总装机容量50 MW，装设2 台容量为25 MW 的立轴混流式水轮发电机组。其发电机型号为SF25-18/24250，发电机保护采用了南自厂生产的DGT-801C 系列数字式发电机变压器组保护装置。其中，转子一点接地保护采用注入直流并切换采样式原理，可实时计算出转子绕组对地的绝缘电阻并显示。这种原理的保护在转子整个大轴上的灵敏度均等，当转子未加励磁电压时也能监视转子绝缘。

1 故障的发生

2011-09-07，电站在正常开2 号机过程中，开机至空转状态时，监控及继电保护装置报“转子一点接地”。运行人员检查继电保护时发现，接地电阻显示为2 kΩ，立刻告知安生部设备室并要求停机检查。停机后，设备室按规程进行转子及励磁回路绝缘的检查，发现绝缘正常(约400 MΩ)。重新开机，当机组转速达到约90 %后，发电机又报“转子一点接地”。用500 V 绝缘摇表检测绝缘基本为0。再度停机检查，各个方面仍然正常。

2 故障的查找及处理

根据2 次开机机组均在转速达到约90 %后才报“转子一点接地”的现象，技术人员认为该“转子一点接地”故障为动态接地故障，即在停机状态时正常，只有机组在运行到一定转速后，因离心力或机组转动惯量的作用，才发生转子一点接地。此种情况最大的难点是，在机组停机时用仪器测量无效，而在运行状态下又无法对其进行分段检测。经过讨论后，决定首先用确定是励磁电缆、滑环段还是转子磁极段发生接地的方法进行。

于是，电站技术人员在做好安全措施后，解开了励磁电缆与转子磁极间的联接母排，再用绝缘白纱带包好，连接点两端可靠隔离并绑扎牢固(注意要确保机组旋转后，两端的母排不会被甩开)。在确认无误后，恢复安全措施，重新开机检查，发现情况与前2 次开机运行一样，从而确认此转子一点接地故障发生在转子磁极段。

转子一点接地后励磁系统仍可建压，但如此时再发生转子另一点接地，即两点接地，将带来严重的后果，有可能造成机组的剧烈振动，转子大轴的烧损及轴系的磁化，转子线圈及励磁设备的损坏。经研究后，决定采用直流焊机作为电源的他励法，由专人严密监视励磁电流的变化并控制直流焊机上的电源开关，如励磁电流发生异常，立即断开直流焊机输出及其电源。

断开两面励磁功率柜的直流输出刀闸后，再按图1 所示进行他励法接线。检查无误后开机，合灭磁开关，用直流焊机所产生的直流缓慢升高励磁电压，并用机械万用表（数字表因其显示数字波动太大而不便于读数）进行励磁电压正对地与负对地的测量，测得结果为正对地：4 V，负对地：6 V。按接地电压分布比例法进行计算得(其中18 为此发电机的磁极数)。

图1 他励法接线示意

根据此试验得出以下结论：

(1)接地点位于磁极的正极方向；

(2)理论接地点为正极方向第7，2 极上。

根据试验结果，电厂组织人员首先对出励磁电缆与磁极相联的正极引线，然后对正极方向第6～9磁极进行重点检查(以下所述磁极编号均为正极方向)，发现第8 ～9 极间连线根部与此极间接线螺栓底部的固定铁块紧靠。在对此连线根部进行了增加绝缘垫及固定处理后重新开机，机组仍报“转子一点接地”。

停机后，相关技术人员继续进行此故障的查找，其中重点仍为发电机第6 ～9 极磁极。检查发现，第7～8 极磁极间撑块有微小的裂纹，挑开此绝缘板上端后仔细查看，发现此撑块的铁块已将紧靠7极的绝缘板一角压穿，并紧靠在第7 极的磁极上。由于此撑块在转子上下的中间位置，非常难处理，经过安生部人员的讨论，决定临时在此撑块与第7极磁极线圈之间加装绝缘板。利用自制的加长叉子拧松此磁极撑块螺栓，塞进绝缘板，并用502 胶水粘牢，拧紧磁极撑块螺栓。经处理后重新开机检查，空转，保护未动作。用绝缘摇表进行确认，绝缘正常。之后起励、开机、并网、带负荷均正常。2 号机转子动态一点接地故障处理完成。但由于在不吊转子的情况下只能是临时处理，故此缺陷的彻底处理还得等到水轮发电机大修时进行。

3 结束语

由于转子动态一点接地故障不是永久性故障，查找起来较为麻烦，首先应确认是励磁电缆、滑环端的问题，还是转子磁极上的问题。如是转子磁极上的问题，则可利用他励法测出接地分布电压，计算出大致的位置后再详细查找，往往都能发现问题。为减少开机查找次数，在发现一个缺陷后不一定急于开机测试，而应再仔细查找，确认无其他缺陷后再行开机检查较好。当然，如采用其他原理的保护，如乒乓式转子接地保护装置，就可以准确测出转子接地电阻值及其接地位置，则故障的查找要方便得多了。