600 MW汽轮发电机转子接地故障查找及原因分析

浙江电力

ＺＨＥＪＩＡＮＧＥＬＥＣＴＲＩＣＰＯＷＥＲ７１

６００ＭＷ汽轮发电机转子接地故障查找及原因分析

ＳｅａｒｃｈｆｏｒＧｒｏｕｎｄｉｎｇＦａｕｌｔｏｆ６００ＭＷＴｕｒｂｉｎｅＧｅｎｅｒａｔｏｒ

ＲｏｔｏｒａｎｄＲｅａｓｏｎＡｎａｌｙｓｉｓ

石建勇，杜志刚

（浙江大唐乌沙山发电有限责任公司，浙江宁波３１５７２２）

摘要：针对６００ＭＷ发电机发生的转子一点接地故障，介绍转子接地故障点的查找方法，并对故障原因进行分析，其中的简便判断方法和解决方案对同类型故障处理有一定的借鉴意义。

关键词：发电机；转子接地；故障；原因；处理

中图分类号：ＴＭ３１１文献标识码：Ｂ文章编号：１００７—１８８１（２００８）０４—００７１—０２

浙江大唐鸟沙山发电有限责任公司３号机

组为哈尔滨电机厂引进美国西屋技术设计制

造，２００６年９月投入商业运行。某日３号机组

按调度要求正常启动，启动前转子绝缘电阻

１．５ＭＱ，机组转速升至１３０３ｒ／ｍｉｎ时，ＤＣＳ

及励磁控制柜同时发出转子一点接地报警，测量转子绕组对地绝缘电阻为０Ｍｆｉ（带正负直流母线），取出所有碳刷后测量负极直流母线对地绝缘电阻为１．１５ＭＱ，正极直流母线对地绝缘电阻为２ＭＱ，转子绕组对地绝缘电阻为０ＭＱ，确认转子出现接地故障。

１故障查找

停机后对励磁小轴、联轴器处的极掌及其连接螺栓进行了详细的检查，测量转子的绝缘电阻仍为０Ｑ，确认故障点在转子内部，属于比较稳定的金属性接地。决定采用直流电阻比较法来进一步查找接地故障的部位。

直流电阻比较法与直流压降法的原理一样，其试验接线如图１所示。

若已知电阻Ｒ。：、Ｒ。卧耽值后，即可求得：

Ｒｔ＝（Ｒ１２一尺２ｓ＋ＲＩｇ）／２（１）

Ｒ２＝（Ｒ１２一Ｒ１。＋Ｒ２９）／２（２）

Ｒｓ＝（Ｒｌｓ—Ｒ１２＋尺≈）／２（３）式中：Ｒ。２为正负滑环间电阻；Ｒ。为正滑环对

图１用直流电阻比较法测量接地电阻的试验接线图

注：Ｒ。、置：为接地点Ｋ距正、负滑环的接地电阻；

ｚＱ为转子绕组。

轴（地）电阻；Ｒ：。为负滑环对轴（地）电阻；Ｒ。为接地点的接地电阻。

Ｌ＋＝Ｒｌ／（ＲＩ＋尺２）×１００％（４）

Ｌ一＝Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）×１００％（５）式中：￡一Ｌ一为接地点距正负滑环的距离（线圈长度）与转子绕组总长的比值。

从人孔进入发电机内部，使用双臂电桥在转子引线与绕组连接的导电螺钉处实测得直流电阻值为：Ｒ１２＝０．０８６１Ｑ，Ｒ。＝０．１２８２Ｑ，Ｒ２‘＝０．０４２６Ｑ。把测得的数据代入式（４）、（５）中得：

Ｌ＋＝９９．７％，Ｌ一＝０．２９％

根据计算的结果，故障点靠近负极导电螺钉，但还不能确定故障点的具体位置。

从励侧护环处由外至内，依次测量转子负极线包的接地电阻值，从外侧最大线圈至内部最小线圈实测的接地电阻值来看，接地的数值是依次递减的，最小线包端部接地电阻为

万方数据７２石建勇，等：６００ＭＷ汽轮发电机转子接地故障查找及原因分析２００８年第４期

０．０５０５Ｑ，测量转子负极引线与最小线包之间软连接处的接地电阻值为０．０２４５Ｑ，参比从负极导电螺钉处测量的转子对地直流电阻值０．０４２６Ｑ可以初步确定：３号发电机转子的接地点就在负极导电螺钉与负极绕组下层最小线圈软连接处引线段的某个部位，并且接地点的具体位置靠近软连接。

根据转子结构图分析，初步认为是负极引线下的不锈钢槽楔锁片（厚度１ｍｍ）出了问题。为了保证判断结果的准确，采取了以下方法来验证。

根据厂方提供的６００ｂｌＷ发电机转子结构图，在转子励侧本体和护环之间的隔板（负极）上钻了２个直径１０ｍｍ的孔，通过目测，发现不锈钢锁片在引线槽楔转角处的铝压板上部已经窜出。用１根直径６ｎｌｎｌ的不锈钢管从钻孔伸进去顶住铝压板上部的不锈钢锁片，并轻轻敲打不锈钢管的尾端，转子对地绝缘电阻值在０。２００Ｍ１２之间变动，用钢丝钳从负极导电螺钉处将不锈钢锁片抽出了约１０ｍｍ，而从钻孔处再观察铝压板上部不锈钢销片却没有任何位移的迹象，从而判断该不锈钢锁片在导电引线槽内的某个位置已经完全断开，问题就出在这个不锈钢锁片上（故障部件见图２）。

图２发生故障的部件

２原因分析

为处理３号发电机的转子接地故障，抽转子、拆励侧护环、拆下转子导电引线及相关部位的构件，使转子接地部位完全暴露出来，根据检查情况进行有针对性的处理。

发电机转子中心引线槽楔的不锈钢锁片长

１０００ｍｍ、宽４６ｍｍ、厚１ｍｍ，材质为０Ｃｒｌ８Ｎｉ９。从拆下来的不锈钢锁片形变的情况来分析，每块引线槽楔的松紧度控制不好，槽楔Ｒ角制造粗糙，工艺规范执行不严格。不锈钢锁片在靠近转子本体的第一、二个直线段槽楔的接合部受剪切力的作用被槽楔挤断（见图３）。长约２９０ｍｍ的不锈钢锁片在离心力的作用下向上窜出，锁片顶端完全与负极引线导体接触，并且呈略弯曲状，将转子负极引线与大轴连接起来，造成发电机转子金属性一点接地。

图３断裂的不锈钢锁片

３号发电机投产连续运行仅５个月，不能排除不锈钢锁片材质不满足运行要求的可能。

而后更换了相同型号的不锈钢销片，在接地部位引线导体的裸露处包缠高强度的绝缘带，严格按照工序要求进行回装工作。励磁碳刷回装后，测量转子绕组（带直流母线）对地绝缘电阻为１．４４ＭＱ，已满足运行要求。

３结论

本次故障处理只是对断裂的不锈钢锁片进行了更换，并没有进行结构上的改进。大唐国际所属其他电厂通过停机检修的机会对同类型发电机进行了重点检查，也发现有不锈钢销片断裂的情况。根据制造厂家的处理意见，其它电厂用２ｔｏｎｉ厚的Ｑ２３５锁片取代了１ｍｍ厚的不锈钢锁片，这种处理方法还有待运行效果的考验。此次发电机转子接地故障的查找、分析和处理方法，对同类故障的处理有一定的借鉴意义。

参考文献：

【ｌＪ李建明，朱康．高压电气设备试验方法【ＭＪ．北京：中国电力出版社，２００１．

［２】哈尔滨电机厂．６００ＭＷ发电机使用说明书【Ｚ】．

收稿日期：２００８—０２—２２

作者简介：石建勇（１９６８一），男，河北唐山人，工程师。主要从事电气设备管理和绝缘诊断等工作。

（本文编辑：陆莹）万方数据