发电机定子接地故障排查

贾鹏

摘 要：阐述了发电机出口离相式封闭母线受潮，使得发电机组定子接地跳闸的情况，并分析了具体的处理过程和防范措施。

关键词：定子接地故障；绝缘子；封闭母线；驱潮工作

中图分类号：TM31 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.09.144

1 事故概述

某电厂2×300 MW发电机组采用哈尔滨电机厂生产制造的QFSN-300-2型水氢氢发电机，机端额定电压为20 kV，中性点经消弧线圈接地。发电机保护采用的是南京国电南自凌伊电力自动化有限公司生产的DGT-801A保护装置，定子接地保护采用的是基于稳态基波零序电压和三次谐波原理构成的100%保护。

该厂#1机组在负荷为226 MW的情况下运行时，发电机突然跳闸解列，汽机跳闸，锅炉灭火，监控画面首出“发电机保护动作”，就地检查保护屏，发出了“发电机定子3U0定子接地”报警，而双套保护均动作，发出信号为发电机“定子接地”保护动作。下面，结合此次发电机定子接地故障的实际情况，简单分析了大型发电机定子接地故障的排查。

2 事故处理过程

2.1 二次系统检查

跳机后，应先全面检查保护装置，2套发电机保护装置A柜、B柜的“定子接地”保护均动作，基波3UO发跳闸信号，3次谐波3 W发报警信号，查看保护定值零序电压为8 V，延时4 s动作。查看故障录波图，发电机机端电流A，B，C三相峰值分别为3.28 A、3.30 A、3.26 A，发电机机端电压A，B，C三相峰值分别为86.979 V、80.182 V和74.518 V，C相电压下降得较快。发电机“定子接地”保护动作时，发电机机端零序电压2套保护动作值分别为8.643 9 V、8.647 4 V和8.668 8 V、8.665 2 V，零序电压达到8.6 V保护动作。对发电机出口PT一次侧做加压试验，保护屏电压显示正确，PT二次回路绝缘测试合格，基本排除了保护误动的可能。但是，这些故障数据并不能确定是发电机内部故障还是外部故障。

2.2 一次系统检查

初步检查发电机非电气系统，未发现发电机有积水、漏氢、漏油等情况，且系统工作正常。定子冷却水电导率化验合格，在发电机本体、励磁变、出线离相封母、出口PT、中性点接地装置、主变、高厂变、高压脱硫变及其附属设备等电气回路和设备的外观检查中，并未发现明显的故障特征。

当运行人员投入#1主变出口接地刀闸、退出出口PT后，在未隔离发电机本体的情况下（即整个电气一次回路包括励磁变、主变、高厂变、高压脱硫变、出线离相封母和发电机本体等），使用发电机专用绝缘电阻测试仪（武汉康达生产的型号为：KD2678）检查发变组系统绝缘，其绝缘电阻对地测试结果如表1所示，不符合规定的要求。

表1 绝缘电阻对地测试结果

序号 15 s 60 s 吸收比

1 0.67 MΩ 1.72 MΩ 2.56

由于测试结果比较小，所以，对绝缘电阻测试仪的准确度产生了怀疑。在更换了同型号表计后，又进行了绝缘电阻测量工作，测量结果如表2所示，绝缘电阻不合格。

表2 绝缘电阻测量结果

序号 15 s 60 s 吸收比

1 0.65 MΩ 1.72 MΩ 2.56

2 0.7 MΩ 1.7 MΩ 2.42

测量结果显示，测试的2块表计的结果基本相符，与最近一次的绝缘测量结果相比，差距较大，因此，判定了#1发电机组确实存在单相接地故障，但是，仍然无法判断是发电机内部故障还是外部故障。

逐一排查发电机附属设备，具体的步骤：①先对发电机出口PT一次保险进行了导通测量，未发现保险熔断，对出口PT进行了绝缘电阻、直阻、空载电流、感应耐压试验，避雷器绝缘电阻、泄漏电流测试，测试结果均合格。②打开发电机与主封母软连接，测量了发电机本体的离相绝缘电阻，测量结果为2.71 GΩ、2.73 GΩ、2.80 GΩ，绝缘电阻全部合格。同时，对发电机进行了直阻测试、交直流耐压试验，转子直阻、绝缘电阻测试均符合要求，排除了发电机定子绕组的内部故障。③测量了发电机出口封闭母线的绝缘电阻（主变、高厂变、高压脱硫变和励磁变与封闭母线连接未断开的情况下），测试结果为0.7 MΩ，初步将故障点确定在封闭母相及其所连接的变压器处。为了进一步确定故障点，逐一打开封闭母线与变压器连接处的软连接，对主变、高厂变、高压脱硫变做绝缘电阻、直阻、介损、直流泄漏、油压试验，对励磁变做绝缘电阻、直阻、交流耐压试验（带穿心CT屏蔽层耐压试验），试验结果均合格。对封闭母线进行了离相绝缘电阻测量工作，A相绝缘电阻为1.7 GΩ、B相绝缘电阻为2 GΩ、C相绝缘为7 MΩ，最后确定封闭母线C相存在故障。

3 事故原因分析

逐一排查C相主封母内支撑绝缘子和盘式绝缘子发现，室外部分绝缘子根部瓷裙上有露珠，部分绝缘子较脏，有污物，靠近微正压入口处的一个绝缘子有轻微的间隙放电迹象，但是，并没有形成贯穿性对地放电。整个封母内潮气较重，并且靠近微正压装置入口处的母线上有明显水流痕迹。经过分析后，其进水原因主要是：事故前1个月，该地有10 d左右的连续阴雨天气，空气湿度很大；再加上当月该机组一直处于备停状态，微正压装置一直未投，潮湿空气通过封闭母线密封面的不严之处进入封闭母线。由于该发电企业地处北方，冬季昼夜温差较大，微正压装置管道中易产生积水，所以，微正压装置启动初期水分还未干燥就会随着空气一起进入封闭母线内。当潮气进入较长时间后，由于主封母终端无排气门，进入的水分不易排出，就会造成瓷瓶表面受潮。在设备运行过程中，主封母内部发热，潮湿气体充满主封母密闭空间，降低了主封母绝缘性，这是造成此次故障的原因。另外，主封母内支持绝缘子上的灰尘较多，绝缘子脏污严重，很易产生“爬电”现象，这也是引发此次故障的原因。