大型汽轮发电机转子绕组动态接地故障的检验

刘旋

摘要：大型汽轮发电机运行过程中，接地故障会对发电机组造成很大损坏，尤其是动态接地故障，由于不易检测，往往会造成严重后果。基于对大型汽轮发电机转子绕组常见动态接地故障引发原因的调查和研究，本文提出了大型汽轮发电机转子绕组动态接地故障的检测方式，并在此基础上提出相关建议来避免该故障的发生，保证发电机的安全稳定运行。

关键词：大型汽轮发电机；转子绕组；动态接地

引言

动态接地故障较难检测的原因在于，相较于静态接地故障，动态接地故障只有在机组运行时才会发生接地现象，并且这种接地故障往往伴有瞬时性，导致接地故障难以被发现。另外动态接地故障检测过程中涉及多个子系统的检测，故障检测流程较为复杂，并且引发故障的原因较多，从而导致故障检测较为困难。

1大型汽轮发电机转子绕组动态接地故障引发原因

引发大型汽轮发电机转子绕组动态接地故障的主要原因为发电机组的生产过程未满足要求，导致转子绕组生产中，绕组线路存在毛刺等现象，这种现象会导致转子绕组运行过程中引发短路。另外在生产和检测过程中，对各种碎屑清除不完整，导致发电机运行过程电路被损坏以及各种碎屑与发电机外壳之间形成通路，引发发电机运行中的接地故障问题。在发电机生产过程中，采用部件生产后再进行部件装配的形式，这种建造形式对各部件的保管和储藏提出了很高要求，但是在部件储藏中也会由于一些原因导致转子绕组受潮，这会导致转子绕组在工作过程中出现短路等现象，引起转子绕组动态接地故障。同时由于转子绕组储藏不当还会导致绕组线路受热老化以及绝缘层损坏，在转子绕组运行过程中，这些损坏会引发电路短路，引发发电机转子绕组冬天接地故障问题[1]。

2大型汽轮发电机转子绕组动态接地故障检测

在大型汽轮发电机转子绕组动态接地故障检测过程中，需要根据以上能够引发接地故障的问题进行故障检测，并在故障检测完成后对这些问题进行解决，保证大型汽轮发电机转子绕组的安全稳定运行，并根据可能引发故障的因素进行相关规章制度的制定，降低动态接地故障的发生几率。

2.1确定故障类型

当发电机发生接地故障时，需要首先判断接地故障的类型，其中动态接地故障表现形式为：发电机组的绝缘电阻会随着转子运行速度的变化而发生变化[2]。所以在故障检测时，可以根据这一现象进行发电机组动态接地故障和静态接地故障的区分，另外接地故障中涉及单点接地故障和多点接地故障，在故障检测时需要能够缩小故障发生范围。例如在某发电机组转子电阻检测过程中，发现转子转速为0时，电阻为500MΩ；转速为500r/min时，电阻为1MΩ，而当转速为650r/min时，电阻为10Ω，转速为2000r/min时，电阻降到0.5Ω，从这些数据中可以看出，当转子转速改变时，转子电阻变化明显，并且在650r/min时，电阻发生大幅度降低，可以确定该发电机为动态接地故障。通常情况下，动态不稳定接地都为单点接地，所以在故障检测中，需要对故障位置进行检测和调查，在找到故障位置后，根据相关标准进行发电机维修。

2.2检测方案确定

在转子绕组动态接地故障检测中，核心思想是将不稳定接地故障转变成稳定接地故障，针对这种情况，通常采用故障点烧穿的方法进行定位，该方案中包括以下方面：（1）故障点烧穿。故障点烧穿主要原理是在绕组中施加较大的直流电流，从而将故障点击穿，为故障点寻找打下基础，需要注意的是，为了能够顺利将故障点击穿，需要保证转子处于电阻最低的状态下，以上文提到的发电机为例，在施加击穿电流是，转子应保持2000r/min的转速。（2）故障点轴向定位。在该过程中。需要将检测电路一端连接到转子滑环上，而另一端与转子相触，并在转子上做轴向运动，检测电路中需要连入检流计，当检流计示数变为零时，代表故障点处于电路移动端的横截面上。（3）故障点横向定位。在横向定位中，需要将检测电流施加到转子的大齿上，同时检测电路中检流计的一端要与转子的滑环相连，另一端与转子相连，并在轴向定位的横截面上做圆周运动，检流计示数为零时即为故障点的横向位置，同时由于是在轴向位置确定的情况下进行故障点定位的，所以检流计第二次示数为零时，该点即为故障点。

2.3故障确定

转子故障位置的确定能够指导工作人员进行故障排除，同时故障位置的确定还能够让工作原因对引发故障的原因有所了解，通常情况下。例如在上文提到的转子故障检测中发现，引发故障的原因为故障位置连接件发生损坏，发电机生产厂家可以根据这一点进行事故故障引发原因的详细调查，并作出工艺改进。但是需要注意的是，在故障位置检查过程中，会由于一些原因造成故障点不能被击穿现象，当发生这种现象时，需要制定其他方案，目前采用较多的是继续对转子施加电流，通常情况下通电后故障地点会产生更多的热量，导致故障地点温度升高，可以通过红外线检测装置确定具体的故障地点，这种方式在很大程度上降低了故障位置确定的工作量，但是需要注意的是，这种方式在使用过程中存在很大的局限性，其中最主要的局限性就是线路发出的热量会被被转子吸收，导致转子升温不明显，无法被检测仪器探查。

3大型汽轮发电机转子绕组动态接地故障排除

3.1加大通风量以及转子烘干

在检测到故障原因后，需要对引发故障的原因进行探查，经过大量的故障原因研究发现，发电机组中线路毛刺以及各种碎屑是导致动态接地故障的主要原因，该问题还会对转子绕组的线路造成一定程度的破坏，所以在问题修复后，发电机再次投入运行时需要加大发电机的通风量，防止各种碎屑的聚集引发故障。另外在进行转子修复前需要对转子施加烘干操作，防止转子中存在的水分对转子绕组的结构造成破坏，最大限度上降低了绕组线路短路现象的发生，并降低了发电机中碎屑的产生量。

3.3定期测量转子绕组绝缘电阻

为了保证发电机的安全正常运行，需要制定发电机的检修制度对发电的性能进行保障。针对发电机转子绕组动态接地故障的防范，主要是对发电机转子绕组的绝缘电阻进行定期检测，并将检测数值与标准值以及检测数值自身进行比较。在转子大修后的一段时间，需要每周进行一次转子绕组绝缘电阻检测，将检测数值与设计值进行比较，只有当检测结果满足设计值要求时才可让发电机继续运行。另外当绝缘电阻在两个月内都能够满足运行要求时，可以适当延长绝缘电阻的检测时间间隔。

结论

综上所述，转子绕组动态接地故障检测过程较为复杂，涉及故障种类确定、故障点位置确定已经故障类型研究等方面，其中故障点位置确定过程最为复杂，通常情况下是将不稳定接地通过施加大电流击穿的方式使之形成稳定接地，在此之后通过检测电路进行故障点位置确定，而当故障点无法被击穿时，需要采取其他方法进行故障检测。

参考文献：

[1]李学威.发电机转子绕组动态高阻接地故障查找及分析[J].企业技术开发,2011,30(21):56-57.

[2]夏顺文.水轮发电机转子动态接地故障点的查找和处理[J].小水电,2014(06):60-62.