V94.2燃气轮机发电机定子接地查找探讨

芦利生*，张文源



V94.2燃气轮机发电机定子接地查找探讨

芦利生*，张文源

（中海海南发电有限公司，海南儋州，578201）

通过分析和常规的试验方法，查找V94.2燃气轮发电机定子绕组接地故障一可采用如下三种简单实用方法：第一，在故障绕组里通过电容器放电查找；第二，通入交流电根据电磁感应原理用钳形电流表查找；第三，在故障绕组里通直流电压测算绕组长度查找。

发电机；定子绕组；接地故障；查找

引言

随着发电机容量的增大，绕组对地电容加大，定子绕组接地故障的危害性也更加严重。发电机定子绕组发生单相接地时，故障点电弧将烧伤定子铁芯并增加绕组的损坏程度，甚至引起匝间短路和相间短路。单相接地故障的危害，主要是接地点的弧光烧伤铁芯，电弧烧伤程度与接地电流的大小和故障持续时间长短有关。如果弧光将铁芯的两片矽钢熔化在一起，铁芯烧坏不能修补。因此，对大型发电机组定子绕组保护配置要求具有一定灵敏度的100％保护区。V94.2发电机定子单相接地保护采用工频零序电压保护80％和外加低频（20HZ）电压式定子100％接地保护。某年12月27日17：07GT12#发电机C相接地100％和80％保护动作，0.5秒跳闸停机。

1 定子接地后判别故障相

1.1 绝缘电阻法

当发电机定子绕组发生接地故障后，首先用摇表测电阻法判别故障相。方法是：断开发电机中性点与接地变压器之间的连线，断开发电机出口与变压器之间的软母连线，拆开并取出中性点连线。然后，根据高压试验规程和有关安全规程选取合适的摇表进行测量 如表1

Ｃ相绝缘为0ＭΩ，由此判断为Ｃ相接地。进一步用万用表测量C相绕组为900Ω说明已形成小过渡电阻接地。为了消出绝缘薄弱点对摇表测量绝缘的干扰，分别对定子绕组A，B两相进行泄漏电流试验和直流耐压试验。经实验得，A，B两相在加电压为10KV 和 21KV 时最大泄漏电流小于20uA，说明Ａ，Ｂ两相绕组完好。在做此实验时要将未测绕组接地，以保护未测绕组和减少测量误差。

2 查找接地故障点

2.1 电容器放电法查找接地故障点

实验接线如图1所示,选用电容器为1uF，用1000V的摇表对其充电，电容器电充满后一端接绕组C相，另一端接地瞬时放电，在观察时只能听到放电声，而看不到接地故障点。对此问题分析是：由于接地故障点是经小过渡电阻接地，实验现象不明显，所以再选用电容器为2uF，用2500V摇表充电后对绕组C相放电，试验发现了接地故障点有放电弧光，经过几次放电后确定了接地故障点的位置，接地故障点在３２槽中间部位。为了进一步说明接地点位置，将故障绕组C相中性点x端与电容器放电，结果完全一样，在同一个位置出现弧光放电。在拆下32槽上层线圈时，发现故障点在绕组侧面，并对发电机绕组Ａ，Ｂ，Ｃ三相进行摇表测电阻和直流耐压试验均合格，由于当时大气湿度较高测量试验值有点偏高，根据预防性试验要求A，B两相绕组完好，排除了C相还有其他接地点和Ａ，Ｂ相绝缘薄弱的地方。此方法是最简单最直接也是最安全的一种。注意：做此实验最好是在夜晚，因为电容器放电，弧光在白天不宜被发现。如果故障部位在下层线圈或是在槽底或是在层间，此种试验方法存在死角无法直接观察到现象，所以必须用其它方法。

图1 实验接线

图2 测量布置原理

表1 摇表测电阻法判别故障相测量结果

2.2 电磁感应原理查找接地故障点

当导线中通过交流电时，在导线周围会产生交变的磁场，在交变的磁场中有闭合的导线就会有电流流过，这即是电流互感器的工作原理，根据这一原理可以用钳形电流表查找发电机定子绕组接地故障点。当发电机定子绕组接地后，在其故障绕组相施加相对地交流电压，绕组中流交流电，在导线周围会产生交变的磁场，将钳形电流表的口张开与发电机定子绕组槽口对接，刚好形成一个闭合的磁路。当钳形电流表沿着发电机定子故障绕组所对应的定子槽移动时，在经过故障点时上下层线圈总电流会突变，钳形电流表会有显示。测量布置原理如图2所示，钳形电流表在Xd段有较大的电流值与毫安表测的相接近，在经过故障点d时电流突变为接近0mA.。实验采用交流220V电源，R为可调电阻限制回路中电流，防止接地电阻Rg降低，电流过大烧损定子铁芯。mA为毫安表用以测量回路电流，故障绕组中的电流用钳形表测量，如图3测量示意图所示。

V94.2发电机是双YY接线，实验之前要确定好故障绕组在定子槽中的分布。在做实验时电流从中性点x端通入，在测得有一槽电流突变时，可以说明接地点就在此位置。为了进一步证明这一点就是故障点，可将实验电流从C相的首端通入并测量，观察是否也是在同样的位置发生电流突变现象。在测量时注意同相同槽，由于上下层电流大小相等方向相反总电流也为0，但这跟接地槽电流为0性质不同。同相同槽中，从首到末槽中总电流都是0；而在接地槽，只有在过了故障点时电流突变为0或是从0突变为某一值。由于钳形电流表与定子槽口对接不是很吻合，接触气隙变大增大了漏磁，测量值比毫安表的偏小，为了增加测量灵敏度可以自制一个与槽口对接较好的“电流互感器”。为了保证通入发电机的电流是安全电流不损毁铁芯。电压为10.5KV发电机容量在（50-100）MW的通入电流应在3A以下。

2.3 直流电压法找接地故障点

直流电压式查找接地点位置原理（如4图）按图所示将C相绕组末端x端接测控装置（电流表）另一端接地线。当K接通和K断开时，分别记录下电流i1和i2的值,算出Rg再求出aE（aE =R*i）

当K接通时：测控装置的电流为 i1=(aE+100)/(Rg+30)

当K断开时：测控装置的电流为 i2=(aE+100)/(Rg+60)

解上两式可得：Rg=(60i2-30i1)/(i1-i2)

根据实验测量数据所得i1和i2带入上两中可的aE值

故障绕组长度Lx=aE/R

图3 测量示意图

图4 直流电压式查找接地点位置

a——为定子绕组百分数，R——为绕组每米电阻

发电机定子绕组为双YY，总共54槽，每相绕组为28槽，同槽同绕组的为8槽，单个绕组为18槽。每槽长度为3.8米，绕组端部长度2.8米，出线端长度为0.8米，C相绕组总长度为 18×（3.8+2.8）+0.8=119.6米。绕组电阻率为0.01851Ωmm²/m，绕组截面积为2500mm²，每米电阻为 R= 0.01851×2500= 46.275Ω 。故障绕组长度Lx=aE/46.275 ，根据绕组在定子槽中的分布从而可以找到故障点在第几槽。由于绕组的实际长度存在误差，计算出来的长度只能“粗测”故障点位置。

3 结束语

对于发电机定子绕组接地故障，首先要用摇表测量绝缘判别是哪相接地，再做无故障相的直流耐压试验，检查其它两相绕组有无绝缘薄弱或泄电流增大。对于在发电机端部无明显故障现象的，要抽出发电机转子检查；对于小电阻接地，可以直接用电容器放电法查找故障点；对高电阻接地，要变成小电阻接地或金属接地，用交流加压法将其击穿；对于不易直接观察到的现象，可用故障绕组加交流电压用钳形电流表接地法查找。方法1，2操作简单，灵敏度高，对不同型号发电机有很好的实用性。方法3由于计算值与实际值有误差，只能确定故障槽不能确定故障点。

[1] 郭光荣, 李斌. 电力系统继电保护[J]. 高等教育出版社, 2014.

[2] 中华人民共和国电力行业标准, 电力设备预防性实验规程, 1997年01月01实施.

[3] Siemens AG KWU. Generator GT (product manual siemens) [M]. 1992.

Discussion on Stator Grounding of V94.2 Gas Turbine Generator

LU Lisheng*, ZHANG Wenyuan

(China Shipping Hainan Power Generation Co., Ltd. Hainan Danzhou, 578201, China)

Through the analysis and conventional test method, the following three simple and practical methods are used to find the grounding faults of V94.2 gas turbine generator stator winding. Searching through capacitor discharge in fault winding; Second,the ac current is searched by the tongs ammeter based on the principle of electromagnetic induction.Third, in the fault winding. DC voltage measurement winding length look-up.

The generator; The stator winding; Ground fault; To the find

芦利生, 张文源. V94.2燃气轮机发电机定子接地查找探讨[J]. 数码设计, 2017, 6(5): 47-48.

LU Lisheng, ZHANG Wenyuan. Discussion on Stator Grounding of V94.2 Gas Turbine Generator[J]. Peak Data Science, 2017, 6(5): 47-48.

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.05.019

TH17

A

1672-9129(2017)05-0047-02

2017-02-05；

2017-02-27。

芦利生（1972-），男，本科，工程师，从事电厂设备检修管理、运行管理工作。E-mail: 2209282216@qq.com。