浅谈发电机定子接地

浅谈发电机定子接地

刘嘉旭

内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司，010000

摘要：在时代不断进步的背景下，推动各个行业迅猛发展。发电机出现定子接地故障是发电机故障中比较常见的。在发电机工作时，由于铁芯的磁密较高，发电机的材料都拥有较高的利用率，且具有成本高结构复杂的特点，因此一旦材料出现破损后，其维修的费用也会随之增高，且维修难度也很大。因此本文将会详细的分析发电机定子接地故障出现的原因以及在对故障进行处理时的技巧和预防措施。

        关键词：发电机定子接地；故障分析；故障处理

引言

由于大型发电机组中性点不采用直接接地方式，当发电机发生接地故障时，故障点将流过对地电容电流。该电容电流可能产生电弧，引起接地弧光过电压，进而导致发电机其他部位绝缘的破坏，灼伤铁芯，形成危害严重的相间或匝间短路故障，甚至烧毁发电机[1]。

1、故障电压特征

        假设发电机在A相接地前为空载对称稳态运行，三相定子绕组对地电容相等，当A相在距离定子绕组中性点α处发生单相接地故障时，需结合定子单相接地的特征确定接地电压的运作状况，并通过电动势数值分析故障点的大致方位，测得中性点的接地阻抗，才能确保故障发生点能够被检测。期间，因定子单相接地联系的线路均为并联，因此故障点处电压与其他正常运作的电压会有明显的数值差异，电流与电动势数值也会受到影响，若要确定定子单相接地故障定位的确切地点，便需要事先确定发电机中性点的接地方式，而后再针对基波电压分量展开更深入的研究。由此可见，在故障电压作为识别故障点方位的重要数据期间，检修人员需事先做好发电机各项数据的管理与监控，如此才能在电压、电动势、电流等数值发生变动时，在短时间内做出反应，以保障汽轮发电机稳定运行[2]。

2、转子接地危害

转子一点接地故障是水轮发电机组常见的故障形式之一，发生一点接地故障时励磁绕组与地间尚未形成电气回路，影响较小，但若未及时排查故障，导致发电机转子两点接地或多点接地故障时，会破坏定、转子间气隙磁场，导致力矩不平衡，引起机组震动；严重时会烧损转子绕组、定子铁芯，造成事故甚至危害人身安全。因此，当发电机转子出现一点接地后，应立即组织人员查找故障、消除故障。当发电机发生转子一点接地保护报警时，可从保护装置误报、集电环刷架接地、接地电刷接触不良、转子绕组绝缘受损或老化、励磁回路接地，转子磁极及其附件在离心力作用下产生位移或变形导致的动态接地等方面进行逐次排查。

3、定子接地的原因

3.1发电机内部

（1）定子线圈由于制造工艺不良，漆面存有气泡等原因导致的电腐蚀使绝缘损坏。（2）发电机定子线棒部分长期过热，使得绝缘逐步老化，最终导致绝缘破坏。（3）发电机冷却水的出、入引水口接头发生泄漏，并可能引致同一线槽和相邻线槽的绝缘损坏，并导致已经劣化的绝缘击穿。（4）发电机冷却水引水管绝缘老化或结垢，导致绝缘变低。（5）运行调整不当导致内部结露，使定子部位引起化学腐蚀，绝缘劣化。（6）发电机振动大或存在异物，使得线棒与铁芯尤其是齿部或异物发生摩擦绝缘损坏接地。（7）发电机中性点或端部出线导管漏水，导致绝缘击穿。（8）动力冲击或震动磨损导致导线或接口断裂接地。（9）谐振过电压导致定子绝缘永久性破坏。

3 .2发电机外部

（1）出口PT处因PT故障致单相接地。（2）出口封闭母线因发电机漏水进入，绝缘破坏而接地。（3）微正压装置压缩空气带水致封闭母线严重受潮绝缘低导致通过绝缘子对外壳接地。或者微正压装置退出了运行，使得封母内没有正压，雾气、潮气能轻易进入使得绝缘降低而放电。（4）高厂变或主变一次侧竖直段盘式绝缘子由于漏水或密封不严、潮湿凝结等原因导致积水，绝缘效果大幅下降对地放电。（5）发电机出口封闭母线连接箱由于漏油或漏水或受潮致绝缘降低对地放电。（6）发电机封闭母线支持绝缘子由于电动力冲击或其他原因破裂损坏，母线对外壳放电。（7）发电机中性点外部链接至消弧线圈段因漏水进入或消弧线圈因故击穿等原因导致绝缘损坏接地。（8）封闭母线内的软连接部分因故断裂对封闭母线外壳放电。（9）匝间保护专用PT中性点连接电缆因外皮受损、受潮或过热、过电压击穿等原因接地[3]。

3、定子接地的事故处理

        3.1发电机定子接地的处理

        针对发电机发电机定子接地的故障，首先应当确保按照发电机本身的规格进行区别处理。以下分为两种情况，第一种情况是如果是小于150MW的发电机且接地的电容电流没有达到5A时，如果没有及时的对发电机的故障进行解决措施时可以在2个小时内在电网一点接地时进行短暂的运行工作；而如果是容量大于150MW的发电机且电容电流大于5A时，如果发电机同样发生了发电机定子接地的故障，为了保障发电机内部的安全，则必须要多发电机做出以下两种措施，一是对发电机进行并列，而是对发电机进行灭磁，这两种方法都可以在一定程度上避免发电机在出现故障时对铁芯造成较大的损伤或者是因此而引起的更大范围的破坏。有效的铁芯也会随之受到影响，让原本仅仅是单相短路的情况变成了相间的短路[4]。当接收到定子接地的警告时，应当对真假接地进行辨别，针对真假接地的状况应当做出不同的应对措施，针对真接地的状况应当对发电机进行较为彻底的检查，以确保发电机可以及时的被查出确定的原因以及时的解决问题。如果出现了接地点出现在发电机的外部，应及时的采取才出的措施。采取的措施可以是将常用电倒地相对地电压降低，非接地相对地的电压升高，保持线电压不变。如果是假接地时，则是相对地电压不会出现升高的情况，线电压也不会出现平衡的状况[5]。

3.2同步发电机定子单相接地故障的处理方法

        引起发电机出现故障的因素有很多，不过对发电机产生较大的影响的也是最为常见的一种故障就是定子绕组单相接地，而且一旦这种故障发生，就会引起更为严重的绕组内部的短路故障。而想要降低内部短路的发生几率，则可以利用定子绕组单相接地进行保护，因为这种故障会带来较大的损失，因此在如果这种方法带来了保护的作用，则可以在一定程度上减轻一定的经济损失。而如果想要对这种故障进行处理还有更加有效且简单的方法，就是采用基波零序电压构成的定子接地保护的原理，不过虽然这种方法的优点很多，但是也存在着一定的缺陷，这种方法很容易因为其整定值高而不能动作会在中性点的周围产生死区。因此为了对这一缺陷进行弥补，消除中性点附近的死区，对定子接地进行全方位的无死区的保护，对定子接地进行保护的方法应当采取正确的理念，例如对传统的三次谐波电压的保护理念的应用，就可以对定子接地进行全方位的无死区的保护，但是运用这种理念也并非没有其他的顾虑，传统的三次谐波电压的保护理念由于一些特定的因素会在一定程度上影响本身的灵敏程度，而如今随着我国对发电机各方面要求的不断提高，使得三次谐波电压保护并不能很好的满足现状[6]。

4、结语

        定子单相接地故障位置的精准定位方法，不但能够为检修部门提供更完善的数据识别与监控平台，通过电动势、电阻、电压与相位差等数值的变动，将潜在的风险剔除系统之外，同时基于中性点数据的特征，更能够有效缩减接地故障的潜在差值，使定子接地保护的功能的可靠性得以增强。故而，在论述大型汽轮发电机定子单相接地故障定位技术期间，必须明确不同中性点的接地方式，确保位置准确、连接无误、同时数据平台构建完善，能够在短时间内采集到发电机的故障数据，才能使汽轮发电机的运行持续处于稳定且安全的状态。

参考文献：

        [1]楼国才,王立大.发电机定子接地故障处理和分析.电力建设,2019(3).

        [2]刘德.发电机定子接地故障查找及处理.吉林电力,2019(3).

        [3]郝云望，关志成．发电机定子接地保护误动作的原因及处理．科技经济导刊，2019（21）.

        [4]　朱文鑫．发电厂汽轮发电机定子接地故障分析及检查处理对策．企业技术开发，2019（3）.

        [5]黄少锋,贾文超.大型汽轮发电机定子单相接地故障定位新方法.电力系统保护与控制,2017(9).

        [6]王展宏,金泱,鲁竞,etal.重复脉冲法在汽轮发电机转子匝间短路故障诊断中的应用.电气应用,2019(21).