水輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子一點接地故障原因分析及處理

馮海妹

【摘要】發(fā)電機在正常運行時，其勵磁回路與地之間會產(chǎn)生一定的絕緣電阻和分布電容，兩值的大小取決于發(fā)電機內(nèi)部的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及其冷卻的方法，而當(dāng)其轉(zhuǎn)子的絕緣水平遭到破壞時，就會發(fā)生故障。本文結(jié)合筆者多年水電站檢修及運行實際經(jīng)驗，針對一起水輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子動態(tài)一點接地故障的原因進行分析，并根據(jù)接地現(xiàn)象和轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)進行了有效處理，為同類型故障的處理提供了有益參考。

【關(guān)鍵詞】發(fā)電機；轉(zhuǎn)子；一點接地

一、一點接地的危害

當(dāng)發(fā)生一點接地時，電流沒有形成回路，理論上，此時的轉(zhuǎn)子雖然僅只有一點接地，但機組仍然可以繼續(xù)正常運行，注意，此時的運行狀態(tài)是極不安全的，雖然轉(zhuǎn)子為一點接地，倘若此時有發(fā)生另一點接地，這時轉(zhuǎn)子為兩點接地，轉(zhuǎn)子的繞組會發(fā)生短路，會造成轉(zhuǎn)子的繞組與鐵芯被燒壞，或轉(zhuǎn)子與定子發(fā)生碰撞而使得整個機組發(fā)生強烈的震動。通常為了提高對電磁的轉(zhuǎn)換效率，發(fā)電機組的轉(zhuǎn)子線圈與定子線圈之間的空氣氣隙都較小，僅為幾毫米，因此在發(fā)電機組運轉(zhuǎn)時對于轉(zhuǎn)子與定子之間的穩(wěn)定性的要求就會較高，且要保證其可發(fā)生的震動要在一定值得范圍內(nèi)，一旦超出了所規(guī)定的的震動值，會對發(fā)電機轉(zhuǎn)子與定子的鐵芯和線圈造成摩擦碰撞損傷；水輪發(fā)電機組的轉(zhuǎn)子直徑比較大，轉(zhuǎn)子與定子之間的間隙比較小，倘若發(fā)生兩點接地的情況時，會產(chǎn)生一定的單邊磁拉力造成發(fā)電機組急劇的震動，震動值遠遠會超過發(fā)電機組可允許的震動值范圍，這樣強烈的震動會是轉(zhuǎn)子將定子的鐵芯損壞擦傷。

二、一點接地信號出現(xiàn)原因分析

一般的情況下，轉(zhuǎn)子線圈接地，其主要發(fā)生的原因可以概括為如下幾點。轉(zhuǎn)子繞阻與碳刷滑環(huán)之間的連接結(jié)構(gòu)為：發(fā)電機的勵磁電流借助于靜止碳刷通過旋轉(zhuǎn)的滑環(huán)流入轉(zhuǎn)子繞阻，而碳刷是安裝在刷架上的。通過恒壓式彈簧的壓迫，使得能夠和滑環(huán)滑動接觸。一般的發(fā)電機，其轉(zhuǎn)子的磁極線圈繞組多選取的是裸扁銅帶繞制而成的，在導(dǎo)線和導(dǎo)線之間選用的是環(huán)氧玻璃布板進行相關(guān)的隔離。當(dāng)這些轉(zhuǎn)子在運行的過程中，很容易沾染一些灰層、粉末等，當(dāng)這些廢棄物質(zhì)填充了裸線周圍，以及裸線與鐵心之間的間隙的時候，氣候和環(huán)境就很容易在這個時候起到影響的作用，比如在潮濕的天氣，當(dāng)這些物質(zhì)吸收了水汽之后，就會使得絕緣性能大打折扣，有礙設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。當(dāng)在正常電壓等的沖擊下，周圍物質(zhì)發(fā)生炭化，絕緣程度會進一步的降低，當(dāng)周圍物質(zhì)發(fā)生炭化到一定程度時，就會出現(xiàn)轉(zhuǎn)子一點接地故障。高速旋轉(zhuǎn)離心力增加使導(dǎo)電螺釘與絕緣紙之間發(fā)生碰摩損壞絕緣，應(yīng)該加強制造工藝及絕緣水平，防止發(fā)生類似碰摩。另外，對于轉(zhuǎn)子一點接地故障的產(chǎn)生原因，還有很多。上述介紹的就是造成轉(zhuǎn)子一點接地故障的主要原因。關(guān)于該方面的研究，雖然在一定程度上取得了一些成績，但是依然存在著很多的問題。

三、發(fā)電機運行中發(fā)生轉(zhuǎn)子一點接地故障處理

當(dāng)發(fā)電機在運行中發(fā)生轉(zhuǎn)子一點接地故障時，按規(guī)程，如故障不能消除，運行兩小時應(yīng)停機檢查處理。發(fā)生轉(zhuǎn)子一點接地故障后，當(dāng)班的運行人員應(yīng)申請停下機組檢查：（1）對機組轉(zhuǎn)子回路的絕緣檢查；（2）校驗轉(zhuǎn)子一點接地保護裝置；（3）檢查轉(zhuǎn)子外部和內(nèi)部設(shè)備；（4）檢查保護的控制回路接線和端子。

四、對水輪發(fā)電機組日常維護處理措施

1、要對水輪發(fā)電機組進行日常清潔

為了能夠?qū)崿F(xiàn)水電站安全有序的運行，要加強對發(fā)電機滑環(huán)室清潔的管理。在滑環(huán)室中滑環(huán)等部位是清潔的重點。要保證設(shè)備絕緣能力，滑環(huán)室中刷架支撐絕緣和極間絕緣破損并且處理不當(dāng)都會造成安全事故的發(fā)生。吸塵器吸匯塵效果不明或因機組滑環(huán)室與軸承油盆靠近，由于漏油，油霧對碳粉的吸附作用造成滑環(huán)室內(nèi)各絕緣件絕緣性能下降，這些情況都會導(dǎo)致水輪發(fā)電機組不能夠正常進行工作，因此日常工作中做好清潔工作是保證設(shè)備安全運行的重點。

2、加大轉(zhuǎn)子引線日常檢修維護力度

（1）在機組的檢修時注意觀察轉(zhuǎn)子引線的固定與連接處，是否有發(fā)生位移的跡象，如位移量較明顯，說明此處受力較大，應(yīng)分析出原因，并增加固定夾與擋板夾或改進連接方式，避免轉(zhuǎn)子引線因位移較大而發(fā)生拉斷的現(xiàn)象。

（2）在機組的檢修時注意觀察轉(zhuǎn)子引線絕緣是否有的破損、老化等現(xiàn)象，是否有油污、水、灰塵等污物積累。若絕緣材料破損、老化，應(yīng)及時更換該部件，若有污物，應(yīng)及時清理干凈。同時應(yīng)分析造成絕緣破損的原因，及時解決。

（3）若機組長時間停機或檢修，注意對轉(zhuǎn)子引線的防潮，適時對其干燥。同時在啟機前，檢查一遍絕緣電阻，看是否在許用值范圍內(nèi)。

3、要在運行過程中保證隨時進行監(jiān)視

水電站在科技發(fā)展的帶動下呈現(xiàn)自動化發(fā)展，因此值守水電站是電力生產(chǎn)部門中一項重要的工作，關(guān)系到水電站能夠安全運行。在水電站中進行的值守人員要對水電站中的設(shè)備、系統(tǒng)、安全管理條例等有著明確的掌握，保證設(shè)備系統(tǒng)的安全正常運行。水電站系統(tǒng)安全高效運行需要專業(yè)工作人員充分了解設(shè)備運行情況，發(fā)現(xiàn)問題及時對設(shè)備進行調(diào)整，采取巡視檢查的方式能夠降低事故發(fā)生的幾率。

結(jié)束語

通過上述分析得知，引起發(fā)電機轉(zhuǎn)子一點接地故障發(fā)生的原因有許多，但是掌握了轉(zhuǎn)子一點接地保護的原理，定期對發(fā)電機勵磁系統(tǒng)進行檢查、清潔，就能很好地預(yù)防發(fā)電機轉(zhuǎn)子接地故障的發(fā)生，確保發(fā)電機的安全穩(wěn)定運行。