發(fā)電機定子接地故障分析的論文

2024-07-06 論文

　　摘要：青海鹽湖化工分公司二期供熱中心采用的是5、6、7號機組，額定功率為36MW，額定容量為45MVA，但機組在運行過程中出現(xiàn)了定子接地故障。文章通過對定子接地故障進行分析，通過一定實驗確定故障的本質所在，并在此基礎上提出相應的解決辦法。

　　關鍵詞：發(fā)電機;定子接地;接地故障;供熱中心;繼電保護裝置

　　我公司機組的參數如下：機組型號為QFW-36-2，容量為36MW，功率因素為0.8，勵磁方式為交流無刷勵磁，額定電壓10.5kV，電流是2474.2A，頻率為50Hz，接法為Y，并網同期點在發(fā)電機出口斷路器上。公司的發(fā)電機在使用階段出現(xiàn)定子接地故障，使得出現(xiàn)電路跳閘、勵磁停滯等現(xiàn)象，我們通過分析定子接地故障的原因，根據實際情況判斷原因所在，并采取相應的措施。

　　1 緊急處理

　　在故障發(fā)生后，要對保護的繼電器進行檢測，判斷繼電保護裝置參數（基波諧波的狀況）是否符合標準，對保護動作進行進一步的確定，并對機組的各個組件進行了檢測。

　　1.1 繼電保護裝置的確認

　　繼電保護裝置的正常運行是通過一些參數來確認的，比如根據波形以及電壓值、發(fā)電機定子電流等，將故障中的波形、電壓值、電流值與正常情況相比，當實際值與正常情況的值相比誤差不大時，可判斷保護動作是合理的。如果要進行下一步的確認，需要通過檢測發(fā)變組二次回路，這樣可以確保繼電保護裝置是否滿足要求。然而這樣的檢測存在它的弊端，就是不能判斷故障的位置，從而不能得到好的解決辦法，加大了故障修復的難度。

　　1.2 對一次系統(tǒng)進行檢測

　　首先，搖測絕緣：應使用2500V的兆歐表，阻值要求50MΩ，吸收比1.3。如果小于10MΩ以下，吸收比小于1.3;其次，檢查有無積水、漏油現(xiàn)象。

　　對一些非電氣系統(tǒng)施行檢測，若系統(tǒng)中沒有出現(xiàn)積水漏油等情況，則說明系統(tǒng)運行正確，同時不可忽略冷卻水，因此若絕緣搖上去了，積水、漏油清理了要對其進行檢測，看其是否能正常通電。同時，對系統(tǒng)的電路進行檢查，看是否滿足要求，也要考慮絕緣電阻的電阻值，看值的大小能否達到絕緣的效果。

　　2 確定故障

　　通過上述的緊急處理，如果沒有出現(xiàn)問題，則我們可以初步判定為發(fā)電機定子接地出現(xiàn)了問題，這可以通過分析電壓的變化來確定。

　　發(fā)電機定子接地故障圖如上所示：電路圖（圖1所示）、相位圖（圖2所示），可以通過觀測三相對地電位的大小，來判定接地故障是否存在。同時對中性點電壓進行檢測，當中性點電壓升高到一定程度時，判斷為接地，可以通過記錄的信息與標準情況下電壓的變化來判定，當發(fā)生異常時，則說明是定子接地故障，故障可能在三相的不同位置，這個檢查的過程也可以確定是哪個相發(fā)生了故障。

　　3 打開星點

　　故障確認后，要對故障點進行確認，這需要對整個回路進行檢測，檢測的內容為三相絕緣電阻的阻值大小。在正常情況下，阻值保持不變，當發(fā)生故障時，電阻會有明顯的減小，可以通過三相電阻的變化確定故障點的位置。

　　4 故障分析

　　通過檢測，我們確定了故障點，通過故障點，我們分析故障的原因所在，在一般情況下都會發(fā)生定子接地故障，應當注意以下三點：

　　4.1 空氣冷卻器

　　當空氣冷卻器出現(xiàn)問題時，會發(fā)生定子接地故障，這是因為絕緣體破裂而導致的，這很可能是在前期的準備工作中，由于操作不當而導致空氣冷卻器出現(xiàn)裂紋而未及時發(fā)現(xiàn)。當裂紋出現(xiàn)后，管中的水會向下流出，從而致使電場改變，電流流出致使電壓異常，當空氣冷卻器溫度升高致使空氣冷卻器燒壞時，則會產生短路的情況，這種問題可以通過觀察空氣冷卻器來確定，也可以通過測量它的過渡電阻來確定。

　　4.2 三相電壓值的變化

　　三相電壓值的變化也可能導致定子接地故障，在正常情況下，中性點電壓為零，而偏差的產生可能是由于電容的耦合度不夠，中性點電壓會升高，但一般不會超過500V，否則就可能出現(xiàn)單相接地。

　　4.3 投入運行前的設備準備

　　當設備檢測不當，例如變壓器以及發(fā)電機這些主要設備檢測不完善時，會出現(xiàn)接地故障。

　　5 檢查變壓器

　　5.1 投入運行前進行檢測（設備以及接線）

　　第一，要檢測系統(tǒng)設備的安裝是否滿足規(guī)定和要求，檢查溫度計，檢測電容式套管是否正常接地，并保證吸附劑滿足標準以及吸濕器無堵塞;第二，確定冷卻系統(tǒng)、導氣管路處于開閥狀態(tài);第三，確定開關是否滿足要求：轉動和油量，同時還要檢查三相，并保證三相相同;第四，檢測套管型電流互感器的端子，看接觸是否良好;第五，其他設備，如儲油柜、電源、線路、操作規(guī)范、管路的配置等，檢查接線是否正確、配置是否符合要求、控制系統(tǒng)是否出錯等。

　　5.2 工作前的檢測（數據）

　　在變壓器投入運行之前，要進行儀器測試。第一，分接位置，根據說明書檢測各個位置，保證各個位置的準確性，第二，檢測變壓器中電流互感器;第三，檢測絕緣電阻，并把檢測值和理論值相比較，確定誤差值不大;第四，檢測油箱里油的質量，對其中的含水量、耐壓值等進行測量，保證誤差不超過規(guī)定的范圍。

　　5.3 工作前的試驗（設備）

　　? 在設備投入運行前，需要對設備進行一定測試，如繼電器和保護電路器等，保證電路的安全，例如，當連續(xù)進行空載運行，在規(guī)定的電壓下，如果持續(xù)時間超過六小時，溫升不超過一定值時，不用啟動冷卻器來對設備進行冷卻。當測試完成后，必須將各個元件設備還原到原來的狀態(tài)，設置過流保護的數值，拔掉接地線。

　　6 檢查發(fā)電機

　　6.1 參數的檢測

　　發(fā)電機主要參數有容量、電壓、電流、效率、絕緣等級、頻率、轉速、接法、相數等，要使這些參數滿足要求，需要按照所給的規(guī)范測量這些參數的值，看它們是否滿足標準。在一般情況下，定子繞組直流電阻為0.00371Ω，勵磁繞組直流電阻為0.13238Ω，定子漏抗為0.1231Ω等，這些值都較小，因此靈敏度高，必須小心測試，避免操作不當造成的損傷從而導致誤差的出現(xiàn)。

　　6.2 結構的檢測

　　發(fā)電機的結構內容包括機座、定子鐵芯、定子線圈、轉子、轉子線圈等多種結構，因此，檢測過程較為復雜，但不能忽視。其中，機座的焊接要保證它的安全以及實用性，安全體現(xiàn)在它的結構設置可以防止雜質進入機座內部，對機座造成損傷;定子鐵芯需要固定，轉子的材料選擇應當是34CrMo1A，要注意的是，轉子的線圈是F等級。

　　7 定子接地故障經驗總結

　　第一，在系統(tǒng)出現(xiàn)問題之后，應當對一次二次系統(tǒng)進行排查，排查的方法是利用高壓，這樣可以找到接地點，系統(tǒng)的檢測需要觀察實際壓變與理論電壓的情況。

　　第二，在系統(tǒng)運行之前應該做好各種準備工作，保證系統(tǒng)能夠正確運行，系統(tǒng)的實際數據應當與設備的出廠數據誤差較小，這些數據的精確度一定要大，不然引起的誤差將變大。

　　第三，自動準同期裝置出現(xiàn)問題容易造成非同期合閘對發(fā)電機造成沖擊，從而損壞定子絕緣，造成接地，接地點一般在定子鐵芯槽口處。

　　第四，從目前的情況來看，我國多地發(fā)生的定子接地故障大多是由于空氣冷卻器出現(xiàn)了問題，這就要求對空氣冷卻器進行嚴密的檢測，更要注意操作規(guī)范，以免損壞空氣冷卻器。除此之外，在調試過程中應該注意對定子冷卻水系統(tǒng)進行檢測，避免意外情況發(fā)生而導致故障。

　　8 結語

　　導致定子接地故障的原因很多，在出現(xiàn)這樣的問題之后，我們應當從簡單而且必要的地方入手，例如首先對空氣冷卻器進行排查，而后對系統(tǒng)進行排查，系統(tǒng)分為一二次系統(tǒng)，都要進行排查。在系統(tǒng)運行前一定要進行儀器的測試，保證各個設備能夠正常投入使用，發(fā)電機的重要測試是零起升壓測試，不能忽視。更重要的是空冷式（油污等堵塞）自動同期裝置角度增大接地，因此投入前清潔油污，定期校驗自動準同期裝置。

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