一次发电机定子接地保护动作的分析报告

彭小梅

(广东粤华发电有限责任公司，广东 广州 510730)

1 引言

发电机是电力系统的重要元件之一，由于其外壳都进行了安全接地，当发电机定子绕组与铁芯之间的绝缘破坏就形成了定子单相接地故障。当接地电流较大时，容易发展成毁灭性的定子绕组相间或闸间短路。因此，大型的发电机组通常都配置了由基波零序电压和三次谐波电压构成的100%定子接地保护。由于三次谐波易受系统干扰而误动，因此在保护出口定义上，基波零序电压保护动作于跳闸，三次谐波电压保护动作于发信。

2 事件过程

2013年4月27日00:27:37:182，某电厂#3发电机出口断路器803分闸，#3发电机保护(南自801D数字式微机保护)A屏、B屏“定子接地3U0”、“定子接地3W”灯亮，“出口信号”灯亮，#3主变保护A屏、B屏“主变低压侧3U0”灯亮。220kV#5母、#6母三相电压正常。

3 检查处理情况

检修人员到场发现，#3发电机出口断路器803已分闸，#3主变和#3厂高变仍在运行，在做好相关安全措施后进行了以下检查。

3.1 根据定值单，检查电压保护动作值、返回值均符合要求，出口接点动作良好。

3.2 对电压继电器加入3次谐波干扰电压，冲击多次，三次谐波电压保护不误动。

3.3 发电机出口断路器的控制回路检查良好，用1000V摇表检查开关跳闸回路绝缘大于10兆欧。

3.4 检查#3机组故障录波器和保护装置录波文件，开关量记录如下:(1)1013mS，主变低压侧3U0接地保护动作(定值是6V，1S，发信号);(2)6035mS，发电机3W定子接地保护动作(定值是6S，发信号);(3)6986mS，发电机3UO定子接地保护动作(定值是22V，7S，跳闸);(4)7012mS，发电机出口断路器分闸;(5)7035mS，发电机灭磁开关分闸。

3.5 跳闸后对发电机出口PT、中性点变压器以及发电机定子进行绝缘试验，试验数据均合格。

4 事故原因分析

4.1 初步分析

根据以往经验，#3发电机本体绝缘检查合格，分析认为在雷雨天气情况下，与发电机机端相连穿墙绝缘瓷瓶污秽受潮，引起发电机机端三相母线对地电压不平衡，使3U0定子接地保护动作出口。

进一步检查发电机出口开关发电机侧封母绝缘电阻，发现C相出口PT引下段盆式绝缘子内部有异物，经检查没有发现放电痕迹，清除杂物后测试绝缘正常。

4.2 再次检查

在检查的过程中新的线索出现了，由于在803开关跳闸之后，#3主变仍然运行，在随后的一个多小时里，#3主变保护A屏、B屏曾三次出现“主变低压侧3U0接地保护动作”信号的启动、复归过程，而且从录波器看到3U0电压高达30.285V，由此判断发电机出口开关803断开后，主变低压侧仍有3U0电压存在，故障点很有可能存在于803开关与主变低压侧之间。

4月27日14:30分，向当值调度申请获批准后将#3主变退出运行，检查主变低压侧、高厂变高压侧及对应段的封母，发现高厂变高压侧A、B相正常，C相封母的盆式绝缘子下表面有水珠，但没有发现放电痕迹，测量绝缘电阻0.4MΩ，进一步拆开C相盆式绝缘子，发现此处封母内部有较多积水(约有3kg)，同时发现该盆式绝缘子上表面有放电痕迹，清除干净后再次测量绝缘达2GΩ以上。

将放电的盆式绝缘子进行清洁、涮绝缘漆、烘干安装后。解开高厂变高压侧、主变低压侧引线，分别测量主变低压侧、高厂变高压侧及封母的绝缘电阻:主变低压侧对地:2.5GΩ;高厂变高压侧对地:2.1GΩ;封母A相对地:2.6GΩ;封母B相对地:2.3GΩ;封母C相对地:2.2GΩ。由以上测量数据分析，高厂变高压侧C相封母的盆式绝缘子处为接地故障点，并且为唯一故障点。

4.3 再次原因分析

因为C相封闭母线表面有裂纹，近期雨势很大，雨水渗入封母内部，积存在封母与变压器升高座的低位处，当水积累到一定程度造成封母导体对外壳放电，引起接地故障，同时联通的封母内部潮气使内部遗留的杂物受潮，绝缘电阻降低，表现为C相发电机侧封母绝缘偏低。经检查在高厂变C相封母盘式绝缘子上方有条焊缝渗漏，现已进行了涂密封胶处理。

5 暴露的问题

5.1 封母设计存在缺陷，盘式绝缘子位置没有相应的排水系统，一旦积水很难排除，同时也没有窥视孔，无法查看内部情况。

5.2 封母维护不完善，预防性工作有待进一步加强。

5.3 由于设计原因，监视数据不能反映发电机三相相电压，不能通过数据直观判断故障相别。

5.4 封母上设计的放水阀门缺乏明确的管理要求，标识牌指示不明确。

6 防范及整改措施

6.1 对主变低压侧、高厂变高压侧升高座防水阀进行改造(加装自动疏水阀)，改造前主变升高座放水阀保持常开状态。

6.2 将主变低压侧、高厂变高压侧升高座与封母连接的橡胶膨胀节更换成两瓣式金属膨胀节。

6.3 #3主变将在近期停电，再次安排对高厂变C相处的渗漏处进行检查，在盆式绝缘子留有排水间隙(孔)。

6.4 在封母的盆式绝缘子上方加装检查孔，可雨后或定期检查封母内部是否进水。

6.5 调研进行封母微正压装置改造为防结露循环干燥装置。热工专业对封母的微正压装置等的压力、湿度等传感器进行校验。

6.6 利用机组停机检修机会，完善#3发电机三相电压及零序电压回路接入故障录波器。

7 结束语

以上的观点只是本人对此问题的一些看法，加强与其他电厂专业间的交流学习，对出现过的问题引起重视并提前制定防范措施才是确保设备安全运行的重要手段。