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发电机转子绕组一点接地故障的快速检查及处理摘要：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，不然将可能造成励磁回路过热甚至损坏、发电机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，以前的方法进行查找接地故障，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，此方法通过实例验证，查找较正确，所耗时较少，工作量较小。关键词：发电机；转子；接地故障。1.概述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振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撞，损坏发电的定子及转子铁芯和线圈。为了避免转子一点接地的发生，除了在制造及安装时要保证符合规范外，在运行时应加强运行管理，合理操作。要加强发电机保护整定与维护，当发生故障时能及时快速地排除故障，以减少故障电流对发电机造成冲击而产生振动；在正常运行时，应避开发电机的负荷振动区，以减少发电机的振动。当发生发电机转子两点接地故障时，转子受到偏心力矩的作用，使转子的受力不均而产生强烈的振动，很容易造成发电机转子和定子的碰撞现象，而要防止发电机转子两点接地，首先就要预防发电机转子一点接地发生。图1两点接地时转子电流流向示意图如图1所示，转子绕组等阻值为R1、R2、……Rn,当发生转子两点接地时，经转子线圈的电流I在接地点1及接地点2分为两部分电流I1和I2，其中I1流经R2及转子线圈，电流I2经接地点1、2流经R2以外的其他转子线圈，因此流经转子线圈R2的电流减小，而流经R1、R2的电流仍为发电机转子的励磁电流I,转子绕组R1、及Rn受定子的引力就大于转子绕组R2受到的定子引力，由于转子的转动的，因此在不平衡的受力下，转子将产生振动，当金属接地时I2≥I1,转子R2绕组上流经的电流很小，大部分被接地点1及接地点2所短接，因此转子绕组R2基本上不受到定子的引力，而转子绕组磁极R1及转子绕组R2却受到较大定子的引力，此时转子所受的不平衡力最大，转子及发电机的振动也最大。严重时会造成发电机的定子和转子相互碰撞所发电机损坏。当发生转子一点接地时，须停机处理，如利用传统的方法处理，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，发电机转子一点接地保护会报警，此时利用发电机转子绝缘检测表，来判断是否出现转子一点接地现象。如果存在一点接地还需要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，且接地电阻较低时，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，在用绝缘兆欧表对转子绕组绝检查，并对转子绕组进行观察，由于接地电阻较小，在绝缘兆欧表产生的直流电压下，会使转子绕组对铁芯放电，产生火花，根据发电火花的位置可以找到转子接地点。如果是金属性接地，则此方法无法产生作用，只有采用1/2法将转子的磁极从中间与引线焊开，或将每一个磁极与引线焊开，用绝缘兆欧表对每段磁极或每一个磁极逐一进行摇测，从而找出接地点。如是在磁极之间的引线处，根据现场施工条件就地做好安全措施处理，如果是条件不允许或接地点在磁极上，将转子吊出，将磁极的销钉拔下，取下磁极，对损坏的绝缘进行重新处理或更换新的磁极。由于磁极绝缘处理遇到磁极引线线径较粗，焊接时较为费工费时，焊接后还需要进行绝缘处理，绝缘处理后还需进行一些实验，因此传统的处理方法工作量大，时间较长。3转子一点接地的快速检查及处理水轮发电机转子绕组是由若干个磁极串联在一起，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对地或转子绕组负对地的电压，以及占整个磁极电压值得比例，就能计算出接地点的具体位置，这个检测方法称为电压法。现通过一案例来说明。沙坪水电站#1机组，装机容量54MW，转子额定电压283V，转子磁极个数14。在2012年2月，1#机组在大修后开机并网时，运行人员和检修人员发现电站监控计算机周期性报出1#机组转子一点接地报警，运行人员通过发电机保护转子一点接地保护的对地电阻检查，发现转子对地电阻在0-∞周期性变化。运行人员通知检修人员检查，检修人员通过对励磁电压进行测量，励磁电压的正极对地为+29V，负极对地电压为-126V。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，励磁装置与转子绝缘都正常，以绝缘检测是无法判断是励磁装置还是转子的问题。由于发电机转子是由14个磁极组成，且每个磁极的阻值是相等的，在根据电路串联特点，串联电路电流处处相等。图2一点接地时转子电压分布示意图根据在停机前测量数据，励磁电压为156V，励磁正对地电压+29V，励磁负对地电压-126V，根据电路串联特点与转子每个磁极的阻值相等，可以计算转子每以个磁极的平均电压156/14=11.142V。在根据以上知道正负对地电压和每以个磁极的平均电压，就能计算出接地点29/11.142=2.6或126/11.142=11.3。可以看出接地点应处于转子绕组正极的第2极与第3极之间，这样就大大缩小查找磁极接地的范围。检修人爬在转子上对转子正极绕组的第2块磁极与第3块磁极之间查找发现是转子磁极引线压块处铜线绝缘破损裸露，由于磁极引线压块与磁极引线没有压实存在一定的间隙，机组长期运行处于离心力的作用下，磁极引线与磁极引线压块碰撞磨损。机组在停机情况下磁极引线与压块分开绝缘处于正常，在机组运行时，绝缘破损处的磁极引线与磁极引线压块发生周期性碰撞，造成转子周期性一点接地。经对绝缘重新处理，使磁极引线绝缘恢复正常，处理后将所有带进的工器具全部带出，现场清理干净，摇测转子绝缘正常后将发电重新启动至空载，转子一点接地恢复，发电机保护转子上，转子一点接地电阻∞大，说明转子绝缘恢复正常，转子一点接地故障消除，发电运行正常。4结论通过实例可以看出，利用电压检测法与计算结合的方法，能快速准确地查找转子一点接地故障。克服传统方法中费工费时的缺点，大大提高发电机的利用小时数，在发电的高峰期，能缩短发电检修的停机时间，提高发电单位的经济和社会效益，此方法简单实用，操作简单，准确性较高。参考文献：[1]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.新疆水利,2007,（3）[2]张国稳，钱仕英，祁光胜.发电机转子绕组一点接地故障的快速检查及处理.电网与清洁能源,2012.