水轮发电机励磁回路间隙性接地故点障查找方法与处理

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[摘 要]文章介绍了水轮发电机励磁回路接地故障点的查找和处理，主要针对由于工艺引起隐蔽接地点的查找和处理进行了探讨，并且提出了避免发电机因励磁回路接地故障而受损的具体措施。

[关键词]发电机；励磁回路；转子一点接地；接地故障；间隙性接地；继电保护；故障分析；故障判断；处理方法。

中图分类号：TM312 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）46-0279-01

1 引言

在发电机继电保护中，发电机转子一点接故障率较高，在励磁回路接地故障中，间接性接地故障比永久性接地故障处理起来要困难些。发电机励磁回路接地故障性质不同，故障现象也不相同，处理方法也不尽相同。随着继电保护及自动化水平的提高，微机保护的应用，提高了对转子回路的监测，即使在无励磁电压的情况下，也能监视转子回路的绝缘状况，利用这些数据对判断和处理间隙性转子一点接地有一定好处。

2 故障点的查找与处理

励磁回路一点接地故障是发电机较常见的故障形式，一般不会对发电机造成危害。但是一旦出现转子两点接地的情况，不仅会严重烧损转子绕组，而且将使转子磁场畸变，机组振动加剧，特别是轴向电流可能烧坏轴承和大轴，造成难以挽回的后果。因此转子一点接地保护动作后，应立即查找原因并处理，避免转子两点接地故障的发生。

与发电机转子励磁回路有关的接头、外绝缘及元件内部均可能引起转子一点接地，有的励磁回路接地故障，接地点十分隐蔽不易发现，当机组转动时，发电机转子一点接地保护频繁间断性动作，停机时对发电机转子回路全面检查，摇测转子对地绝缘均正常，没有发现绝缘薄弱点。在对转子滑环和电缆接头等处进行了认真清扫和绝缘处理后，保护频繁间断性动作的情况也没有好转。

2.1 励磁回路间隙性接故障判断与处理

2.1.1 励磁回路间隙性故障判断

有的励磁回路接地故障是故障点短暂接地放电，有的因绝缘受损，短暂与外壳接地，短暂性接地一次对地放电不足以使转子一点接地保护动作，只有在连续对地短路放电时，保护才经延时动作发信。励磁回路是否发生了间隙性接地，可根据以下情况综合判断。

2.1.1.1在转子负极固定叠加直流电压50V。正常时投入转子一点接地保护，测量转子负极对地电压为50V，正极对地电压等于正负极电压加上负极对地电压。由于转子回路经保护装置高阻接地，用万用表或指针表就可以测出稳定的电压值。因为在迭加转子一点接地保护的直流电压后，转子负极对地电压被钳制在一个正电位上而导致了上述测量结果。

2.1.1.2 在正常运行时，退出发电机转子一点接地，为了方便观察，使用指针表检查发电机转子电压，分别测量发电机正、负极对地电压，表针呈缓慢下降趋势，逐渐接近0，说明发电机转子对地绝缘良好。也可以用万用表测量，在有条件的情况下，可以使用波形记录仪，可以测量到稳定的电压值，因为波形记录仪相当于转子回路经仪器高阻接地。

2.1.1.3 在正常情况下，转子极间电压是稳定的，当出现转子间隙性接地时，在转子接地保护投入的情况下，在转子电压表上直接就可以观察出转子极间电压随着接间隙性接地波动。

2.1.1.4 当出现转子间隙性接地时，短时退出转子一点接地保护时，直接从转子电压表上观察转子电压不会随间隙性接地而发生变化。

2.1.1.5 通过微机保护装置上转子电阻值变化确定，当出现转子间隙性接地时，采样值会随着转子一点接地动作/复归而变化。

2.1.2励磁回路间隙性接地故障的处理探讨

2.1.2.1励磁回路间隙性接地故障处理是比较复杂和困难的，因为有的障点很隐蔽，加上其短暂性放电，停机测量绝缘电阻值也正常。

2.1.2.2首先说明一下短暂性放电接地和绝缘损坏间隙性接地。由于水轮发电机励磁电压并不高，一般在几十伏到百多伏之间，这样等级的电压要将空气击穿对接地部分放电，不般是不可能的，但当励磁回路绝缘部分与外壳很接近且有灰尘或被腐蚀，就可能产生放电接地现象；绝缘损坏间隙性接地主要是绝缘层被损坏与外壳相接触，相接触的方式有两种即永久性接触和间隙性接触，间隙性接地除放电造成的外，多数是在机能转动或受振动的条件下产生的，绝缘薄弱点与外壳随转动或振动有规律或无规律的接触。

2.1.2.3处理方法：

a、先将励磁回路分为三个电气部分：第一部分是转动部分，转子滑环至转子本体端部接线；第二部分是转子碳刷汇流板至灭磁开关部分；第三部分是灭磁开关至整流柜直流输出部分。

b、若停机后摇测发电机绝缘正常，分别将发电机开机至空载和空转，在发电机保护装置上观查转子接地采样值情况，若发电机空载或空转情况下，转子接地情况都一样，则说明接地点在转动回路且是因为绝缘损坏受转动或振动影响才出现的。

c、发电机在空转状态下分开灭磁开关，在灭磁开关靠转子侧摇测发电机转子绝缘，摇测的绝缘不稳定，证明发电机转子回路有故障。

d、由于碳刷与转子转动部分相连，为了将故障范围缩小，将转子碳刷全部，分别在转子滑环上和汇流板上摇测转子绝缘（为了防止损坏转子滑环表面，测量端用备用碳刷接触）灭磁开磁至汇流排之间回路的绝缘，可区分故障回路是否在转动回路。

e、若故障在转动回路，重点检查转子轴上的穿线孔、转子上端部引线固定部分、转子滑环与大轴穿线处的绝缘外层是否有损坏，如果这些部位绑扎或固定不牢，机组启动时，由于受离心力的作用，会使引线外绝缘损坏造成与大轴接触，易产生摩擦，时间长了就造成绝缘不良。

f、若故障点在汇流板与灭磁开关之间，则重点检查汇流板的支持绝缘子，特别是绝缘子靠转子滑环的凹面，一般这段回路的故障都出在转子碳刷部分，因为灭磁开关与汇流板只是通过电缆直接连接的。

g、若故障点出现在灭磁开关与整流柜输出刀闸之间，则重点检查励磁回路靠外壳的绝缘部分、检查过电压装置、接开转子电压表熔断器、电阻箱等。

3 防范措施与建议

3.1关于转子回路引线检修工艺的问题

3.1.1在转子滑环引线在大轴嵌线的凹槽里，如果凹槽较大，容易造成机组转动时，滑环引线在凹槽里摩擦，造成绝缘损坏。应将埋入凹槽的转子引线用绝缘护套包扎，用绝缘填充材料将其填满。

3.1.2 转子滑环至转子的引线，穿在大轴中心的线不要太长，从大轴穿出引线孔的转子引线要用绝缘护套包扎牢固，防止机组转动时转子引线与大轴引线孔发生摩擦，新安装励磁引线后，在机组空转一段时间后，要对绝缘护套进行检查。

3.1.3 发电机转子上的励磁引线用线卡固定时，在线卡上垫上绝缘垫，防止线卡损坏转子引线。

3.1.4 在转子汇流板的绝缘支持柱的绝缘子，有的机组油雾比较严重，常将碳粉积在绝缘子的凹面，由于受空间限制，有的不易清洗，清洗前，将干净的白布撕成条，蘸上少许酒精，将撕成条的白布放入绝缘子的凹槽，围上一圈，来回擦试。

4 结束语

本文通过对实际工作中遇到的间隙性一点接地故障进行研究分析，提出了处理方案，通过实际应用取得了较好的效果，对其进行归纳和总结对类似故障有一定的借鉴意义。

参考文献：

[1] 李火元《电力系统继电保护与自动装置》中国电力出版社.