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關(guān)于發(fā)電機定子接地故障分析的論文
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(guò)程中出現了定子接地故障。文章通過(guò)對定子接地故障進(jìn)行分析，通過(guò)一定實(shí)驗確定故障的本質(zhì)所在，并在此基礎上提出相應的解決辦法。
關(guān)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(wú)刷勵磁，額定電壓10.5kV，電流是2474.2A，頻率為50Hz，接法為Y，并網(wǎng)同期點(diǎn)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定子接地故障，使得出現電路跳閘、勵磁停滯等現象，我們通過(guò)分析定子接地故障的原因，根據實(shí)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(jìn)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(dòng)作進(jìn)行進(jìn)一步的確定，并對機組的各個(gè)組件進(jìn)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(guò)一些參數來(lái)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(shí)際值與正常情況的值相比誤差不大時(shí)，可判斷保護動(dòng)作是合理的。如果要進(jìn)行下一步的確認，需要通過(guò)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(mǎn)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 對一次系統進(jìn)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(wú)積水、漏油現象。
對一些非電氣系統施行檢測，若系統中沒(méi)有出現積水漏油等情況，則說(shuō)明系統運行正確，同時(shí)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(jìn)行檢測，看其是否能正常通電。同時(shí)，對系統的電路進(jìn)行檢查，看是否滿(mǎn)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(guò)上述的緊急處理，如果沒(méi)有出現問(wèn)題，則我們可以初步判定為發(fā)電機定子接地出現了問(wèn)題，這可以通過(guò)分析電壓的變化來(lái)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(guò)觀(guān)測三相對地電位的大小，來(lái)判定接地故障是否存在。同時(shí)對中性點(diǎn)電壓進(jìn)行檢測，當中性點(diǎn)電壓升高到一定程度時(shí)，判斷為接地，可以通過(guò)記錄的信息與標準情況下電壓的變化來(lái)判定，當發(fā)生異常時(shí)，則說(shuō)明是定子接地故障，故障可能在三相的不同位置，這個(gè)檢查的過(guò)程也可以確定是哪個(gè)相發(fā)生了故障。
3 打開(kāi)星點(diǎn)
故障確認后，要對故障點(diǎn)進(jìn)行確認，這需要對整個(gè)回路進(jìn)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(shí)，電阻會(huì )有明顯的減小，可以通過(guò)三相電阻的變化確定故障點(diǎn)的位置。
4 故障分析
通過(guò)檢測，我們確定了故障點(diǎn)，通過(guò)故障點(diǎn)，我們分析故障的原因所在，在一般情況下都會(huì )發(fā)生定子接地故障，應當注意以下三點(diǎn)：
4.1 空氣冷卻器
當空氣冷卻器出現問(wèn)題時(shí)，會(huì )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裂紋而未及時(shí)發(fā)現。當裂紋出現后，管中的水會(huì )向下流出，從而致使電場(chǎng)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(shí)，則會(huì )產(chǎn)生短路的情況，這種問(wèn)題可以通過(guò)觀(guān)察空氣冷卻器來(lái)確定，也可以通過(guò)測量它的過(guò)渡電阻來(lái)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(diǎn)電壓為零，而偏差的產(chǎn)生可能是由于電容的耦合度不夠，中性點(diǎn)電壓會(huì )升高，但一般不會(huì )超過(guò)500V，否則就可能出現單相接地。
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(shí)，會(huì )出現接地故障。
5 檢查變壓器
5.1 投入運行前進(jìn)行檢測（設備以及接線(xiàn)）
第一，要檢測系統設備的安裝是否滿(mǎn)足規定和要求，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(mǎn)足標準以及吸濕器無(wú)堵塞;第二，確定冷卻系統、導氣管路處于開(kāi)閥狀態(tài);第三，確定開(kāi)關(guān)是否滿(mǎn)足要求：轉動(dòng)和油量，同時(shí)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(xiàn)路、操作規范、管路的配置等，檢查接線(xiàn)是否正確、配置是否符合要求、控制系統是否出錯等。
5.2 工作前的檢測（數據）
在變壓器投入運行之前，要進(jìn)行儀器測試。第一，分接位置，根據說(shuō)明書(shū)檢測各個(gè)位置，保證各個(gè)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(zhì)量，對其中的含水量、耐壓值等進(jìn)行測量，保證誤差不超過(guò)規定的范圍。
5.3 工作前的試驗（設備）
? 在設備投入運行前，需要對設備進(jìn)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，當連續進(jìn)行空載運行，在規定的電壓下，如果持續時(shí)間超過(guò)六小時(shí)，溫升不超過(guò)一定值時(shí)，不用啟動(dòng)冷卻器來(lái)對設備進(jìn)行冷卻。當測試完成后，必須將各個(gè)元件設備還原到原來(lái)的狀態(tài)，設置過(guò)流保護的數值，拔掉接地線(xiàn)。
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(mǎn)足要求，需要按照所給的規范測量這些參數的值，看它們是否滿(mǎn)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。
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(xiàn)圈、轉子、轉子線(xiàn)圈等多種結構，因此，檢測過(guò)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(shí)用性，安全體現在它的結構設置可以防止雜質(zhì)進(jìn)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(xiàn)圈是F等級。
7 定子接地故障經(jīng)驗總結
第一，在系統出現問(wèn)題之后，應當對一次二次系統進(jìn)行排查，排查的方法是利用高壓，這樣可以找到接地點(diǎn)，系統的檢測需要觀(guān)察實(shí)際壓變與理論電壓的情況。
第二，在系統運行之前應該做好各種準備工作，保證系統能夠正確運行，系統的實(shí)際數據應當與設備的出廠(chǎng)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(dòng)準同期裝置出現問(wèn)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(diǎn)一般在定子鐵芯槽口處。
第四，從目前的情況來(lái)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了問(wèn)題，這就要求對空氣冷卻器進(jìn)行嚴密的檢測，更要注意操作規范，以免損壞空氣冷卻器。除此之外，在調試過(guò)程中應該注意對定子冷卻水系統進(jìn)行檢測，避免意外情況發(fā)生而導致故障。
8 結語(yǔ)
導致定子接地故障的原因很多，在出現這樣的問(wèn)題之后，我們應當從簡(jiǎn)單而且必要的地方入手，例如首先對空氣冷卻器進(jìn)行排查，而后對系統進(jìn)行排查，系統分為一二次系統，都要進(jìn)行排查。在系統運行前一定要進(jìn)行儀器的測試，保證各個(gè)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(dòng)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(dòng)準同期裝置。
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