水轮发电机转子一点接地故障的快速检测及排除方法

・４８・　新疆水利ＸＩＮＪＩＡＮＧ　ＷＡＴＥＲ　Ｒ　ｘ）Ｉ瓜Ｃｌ　２００７年第３期　水轮发电机转子一点接地故障　的快速检测及排除方法　张建国　（新疆新水股份有限公司，鸟鲁木齐８３００００）　摘要：水轮发电机转子一点接地是水轮发电机运行中的一种常见故障，当发生转子一点　接地时，应当及时处理，不然将可能造成发电机发生转子与定子碰撞损坏发电机事故。目前消　除接地的难点在于接地点的查找，利用传统的方法进行查找接地故障点，工作量较大，时间较　长。现本文介绍一种较为简便快速查找接地点的方法，此方法已经通过实例验证，查找较准　确，所耗时较少，工作量也较少。　关键词：水轮发电机；转子；一点接地；故障点　１概述　点接地的发生。　转子是水轮发电机的核心部件，起着电能　转换的重要作用。为了提高磁电转换效率，定　ｌ　ｌＩＩ　ｌｌ　Ｒ２　子线圈与转子线圈之间的空气气隙较小，只有　几毫米，因此要求定子及转子在转动时应保持　较高的稳定性，即要求发电机系统转动时的振　２　动值应保持在一定范围内。当超出这个值时，　会造成转子在转动中与固定的定子之间产生碰　图１　两点接地时转子电流流向示意图　撞，损坏发电机的定子及转子铁芯和线圈。　如图１所示，转子绕组等值阻值为ＲＪ、　为了避免转子一点接地的发生，除了在制　Ｒ２、……　，当发生转子两点接地时，经转子　造及安装时要保证符合规范外，在运行时也应　线圈的电流Ｉ在经接地点１及接地点２分为两　加强运行管理，合理操作。要加强发电机保护　部分电流Ｉｌ和Ｉ２，其中Ｉｌ流经Ｒ２及其它转子　整定，当发生故障时能及时快速地排除故障，　线圈，电流Ｉ２经接地点１、２流经Ｒ２以外的其　以减少故障电流对发电机造成冲击而产生振动；　它转子线圈，因此流经转子线圈Ｒ２的电流减　在正常运行时，应避开发电机的负荷振动区，　小，而流经Ｒ１及Ｒｎ的电流仍为发电机转子的　以减少发电机的振动。当发生发电机转子两点　励磁电流Ｉ，转子绕组Ｒ】及　受定子的引力就　接地故障时，转子受到偏心力矩的作用，使转　大于转子绕组Ｒ２受到的定子的引力，由于转子　子的受力不均而产生强烈的振动，很容易造成　是转动的，因此在不平衡的受力下，转子将产　发电机转子和定子的碰撞现象，而要防止发电　生振动。当为金属性接地时Ｉ２≥Ｉｌ，转子Ｒ２绕　机转子两点接地，首先就要预防发电机转子一　组上流经的电流很小，大部份被接地点１及接　维普资讯 http://www.cqvip.com

张建国：水轮发电机转子一点接地故障的快速检测及排除方法　・４９・　地点２所短接，因此转子绕组Ｒ’基本上不受到　定子的引力，而转子绕组磁极Ｒ１及转子绕组　Ｒ’却受到较大定子的引力，此时转子所受的不　重时会造成发电机的定子和转子相互碰撞，使　发电机损坏。　在一起的，且每个磁极的阻值是相等的，即转　子绕组的电阻值除以转子绕组的磁极个数，就　是每个磁极的电阻值。通过测量转子绕组的正　平衡力最大，转子及发电机的振动也最大。严　极对地或转子绕组负极对地的电压值，以及占　整个励磁电压值的比例，就能计算出接地点的　具体位置，这种检测方法称为电压法。现就通　过一例故障的处理，来说明此方法的具体应　当发生转子一点接地时，须停机处理，如　利用传统的方法进行处理，工作量较大，所需　时间较长；而通过在线测试及计算的方法来判　断接地点，这种方法查找准确，消除故障所用　时间较短，工作量也较少。　２　转子一点接地查找及传统处理方法　当发生转子一点接地时，发电机的转子一　点接地保护会发出报警，此时利用发电机转子　绝缘监察表，来判断是否存在转子一点接地现　象。如存在一点接地还需进一步确定是励磁装　置接地还是转子绕组接地，是非金属性接地还　是金属性接地。当确定转子发生接地时，胃　接　地电阻较低时，则应停机处理。　传统的处理方法是将励磁装置与转子绕组　断开，在光线比较暗的环境中用绝缘兆欧摇表　对转子绕组进行摇测，并对转子绕组进行观察，　由于接地电阻较低，在绝缘兆欧摇表产生的直　流电压下，会使转子绕组对铁芯放电，产生火　花，根据放电火花的位置可以找出转子的接地　点。如果是金属性接地，则此方法无法产生作　用，只有将转子的所有磁极引线焊开，使转子　的每个磁极都断开，然后用绝缘兆欧摇表对每　一个磁极逐一进行摇测，从而找出接地的磁极。　找出接地的磁极后，将转子吊躜，将磁极的销　钉拔下，取下磁极，对损坏的绝缘进行重新处　理。由于磁极引线线径较粗，且磁极个数较多　焊接时较为费时费工，焊接后还需进行绝缘处　理，因此传统的处理方法工作量较大，时间较　长。　３转子一点接地的快速检测及处理方法　水轮发电机转子绕组是由若干个磁极串联　用。　克孜尔水电站３＃机，装机容量６　５００ｋＷ，　转子额定电压２０７Ｖ，转子绕组共３６个磁极。　于２００２年８月，运行人员在运行检查中，通过　绝缘监察电压表测量，发现电压表有电压指示，　判断有励磁系统接地现象（由于转子一点接地　保护故障未发出报警信号），后对励磁电压进行　测量（测量时应用０。５级直流电压表进行测　量），励磁电压的正极对地为３６Ｖ，负极对地为　１４０Ｖ。停机进行检查，首先将发电机的碳刷全　部拔出，使励磁装置与转子绕组断开，以确定　是励磁装置还是转子绕组发生接地，因此分别　对励磁装置和转：子绕组进行绝缘摇测。摇测结　果是，励磁装置绝缘正常，而转子绕组绝缘电　阻非常小，因此判定为转子绕组发生接地。后　将发电机的上机盖揭开，将转子露出，由于发　电机转子是由３６个磁极组成，且每个磁极的阻　值是相等的，因此可用图２来表示等值转子一　点接地时的电压分布。　Ｉ　风　ｌ　Ｒ　Ｉ　图２一点接地时转予电压分布示意囹　因此根据公式：　＝ＲＩＩ／ＲＩ＝Ｒ１／Ｒ　或ｖ２／Ｖ　Ｒｚｉ／ＲＩ　／Ｒ　（１）　一ｊＴ维普资讯 http://www.cqvip.com ・５０・　式中：　张建胃：水轮发电机转子一点接地故障的快速检测及排除方法　测第７级磁极，磁极绝缘正常，摇测第８级磁　Ｖ一运行时励磁系统的励磁电压；　Ｖ１一励磁电压的正极对地电压；　极绝缘电阻为０，证明距转子绕组正极的第８　级为金属性接地。后再摇测转子绕组的其它磁　．　极，其它磁极的绝缘电阻值均正常。后将转子　吊出，取下第８极磁极，发现磁极线圈与转子　铁芯的接触处，绝缘被烧焦破坏，造成磁极的　线圈与转子铁芯碰在一起而造成接地。经对绝　Ｖ２一励磁电压的负极对地电压；　子的直流电阻；　Ｒ】—转子绕组的正极至接地点的电阻；　Ｒ２—转子绕组的负极至接地点的电阻；　卜流经转子绕组的励磁电流；　缘重新处理，使磁极的绝缘恢复正常，处理后　根据在停机前所测的数据，励磁电压为　将转子磁极重新装配，接好转子与励磁装置的　１７８Ｖ，励磁电压的正极对地电压为３６Ｖ，励磁　联接线，摇测励磁系统绝缘，励磁系统绝缘正　电压的负极对地电压为１４０Ｖ，根据公式（１）　常，发电机重新启动，励磁系统及发电机运行　有７１／Ｖ＝３６Ｖ／１７８Ｖ＝Ｒｌ／Ｒ＝０．２。　‘　正常，励磁电压绝缘监察电压为零，说明转子　根据以上计算分析可知，接地点距转子绕　绝缘恢复正常，转子一点接地故障消除，发电　组正极的电阻值占整个转子绕组电阻值的　机运行正常。　２０％，接地点距转子绕组负极的电阻值占整个　通过以上实例可看出，利用在线测试与计　转子绕组的电阻值的８０％，由于转子绕组的每　算相结合的方法，能快速准确地查找同转子一　个磁极是等值的，因此接地点应处在转子绕组　点接地的故障点，克服传统方法中费工费时的　的３６极×２０％＝７．８极，取整数，即接地点应　缺点，大大提高发电机的利用小时数；尤其在　处在转子绕组距正极的第７极及第８级处，这　发电高峰期，能缩短发电机检修的停机时间，　样就大大缩小了查找磁极接地的范围。　提高发电企业的经济和社会效益，此方法简单　将转子绕组的第７极及第８极磁极与转子　实用，操作简单，准确性较高，为查找发电机　绕组焊开，单独摇测第７极和第８极磁极。摇　转子一点接地提供了一种新的方法。　（上接第２２页）　．　底板抗磨层所推荐的混凝土配合比，除水泥、　能混凝土连续颗粒级配中粒径最小的一级，能　硅粉、粉煤灰外，还掺入了ＺＹ膨胀剂，混凝　有效填充水泥颗粒空隙和水泥石的孔隙，显著　土会在钢筋与邻位的约束下产生微膨胀，从而　改善混凝土孔结构和界面结构，使混凝土更加　可补偿因干缩产生的裂缝，提高混凝土抗冲磨　密实，即微集料填充效应。大大提高了混凝土　性能。　的密实性，同时耐久性得到极大提高。活性　２００２年导流洞工程投入运行，用上述混凝　ｓｉｃｈ占９０％以上，可使水泥高度分散、早期水　土配合比浇筑的导流洞Ｃ６０抗磨混凝土经现场　化，能大幅度提高混凝土的强度、抗渗性和抗　检查，未发现一条宽０．３ｍｍ以上的有害裂缝，　侵蚀耐磨性。但单掺硅粉混凝土粘性大，早期　工作正常，直至２００５年导流洞封堵顺利完成，　收缩大。如果硅粉与优质粉煤灰混掺，则可克　达到了预期目的，取得了较好的经济和社会效　服单掺硅粉早期收缩大的缺陷。本工程导流洞　益。　参考文献　孙兆雄．高性能混凝土［Ｒ］．新疆水利水电工程质量检测人员系列培训教材之四．乌鲁木齐：新疆农　业大学，２００７，２．