发电机定子接地故障处理与技巧

发电机定子接地故障处理与技巧

王升望

陕西能源电力运营有限公司 陕西省 咸阳市 712085

摘要：发电机在火力发电厂中起着发电的作用，是主要的发电设备之一，它的正常运行与否直接关系到发电厂能否运行。定子绕组单相接地故障时最常见的故障，运行生产人员要对保护动作、设备情况及时分析原因，快速处理隐患。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：定子接地；微正压装置；故障

中图分类号：TM31文献标识码：A

1国内外关于接地故障保护方案研究的发展现状

结合国内外这方面的发展现状而言，常见的发电机定子单相接地保护方案包含双频式定子单相接地保护、电源注入式定子接地保护这两种。首先，针对第一种而言，该方案是基于基波零序电压型与三次谐波电压型保护方案之上的统称，通过应用该方案，可以起到一定的接地故障保护效果，目前应用较为广泛。其次，第二种方案的应用，也具有接地故障保护效果^[1]。

相比较第一种方案而言，第二种方案的使用则会让接地故障的的保护工作得以更加顺利的展开，此种方案是利用外加的电源来实现单相接地故障的发生，外加的电源注入式定子接地保护，利用的就是绝缘的原理，也就是在内部发动机处于正常工作三相定子回路对地处于绝缘状态，不过这种绝缘状态也并非始终存在，当遇到对地绝缘在发生单相接地故障时绝缘状态就会自动消失，当绝缘状态遭到破坏时，也就说明发电机出现故障，这样就可以明显的区分发电机是否处于正常运行的状态了。当然对于区分发电机是否出现故障的方法并不只这一种，还有一种方法是利用外加的信号电源来判断发电机是否正常运行，想要判断发电机是否处于正常的工作状态，可以通过对电流的观察来进行判断，如果发电机处于正常的工作状态，那么此时的信号电源则不会产生电流，反之则信号电源会产生较大的电流。信号电源是外加的，因此在位置上并不会受到限制，对定子接地可以进行100%的保护。这种保护无论是发电机处于什么状态下都是可以对其进行保护的，灵敏度很高另外对于绝缘的检测也可以发挥作用，因此这种接地保护的发展前景是很好的。

2发电机定子接地的故障以及处理

2.1定子接地的故障及判断

发电机发出“定子接地”报警后，应判明接地相别和真、假接地。当定子一相为金属性接地时，通过切换定子电压表可测得接地相对地电压为零，非接地相对地电压为线电压，各线电压不变且平衡。定子绝缘电阻测量测得“定子接地”电压表指示为零序电压值。由于“定子接地”电压表接在发电机电压互感器开口三角绕组的两端，因此，正常运行时“定子接地”电压表的指示为零，当定子绕组出现一相接地时，因开口三角形连接的二次绕组连接的三相绕组相电压为100/3V，故“定子接地”电压表的指示应为100/3=100V。如果一点接地发生在定子绕组的内部或发电机出口，且为电阻性，或接地发生在发变组主变压器低压绕组内，切换测量定子电压表，测得接地相对地电压大于零而小于相电压，非接地相对地电压大于相电压而小于线电压，“定子接地”指示小于100V。当发电机电压互感器高压侧一相或两相熔断器熔断时，其二次侧开口三角绕组端电压也要升高^[2]。如U相熔断器熔断，发电机各相对地电压未发生变化，仍为相电压，但电压互感器的二次侧电压测量值因U相熔断发生了变化，即UVW降低，而UVW仍为线电压，各相对地电压Uu0Uw0接近相电压，Uu0明显降低，“定子接地”电压表指示为100/3V，发“定子接地”信号。

2.2发电机定子接地的处理

针对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。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^[3]。

3同步发电机定子单相接地故障的处理方法

由于发电机定子单相接地后不会产生很大的故障电流，在允许时间内不会出现故障，所以定子绕组单相接地保护通常只发信号或延时跳闸。

3.1以下是处理方法：

发现发电机发出“定子接地”报警后，根据发电机定子电压参数变化进行比较，判明接地相别和真、假接地。

（1）若是假接地，应检查并判明发电机电压互感器熔断的相别，视具体情况，带电或停机更换熔断器，如果带电更换熔断器，应做好人身安全措施和防止继电保护误动的措施

（2）若是真接地，按以下步骤处理：a.首先查与该发电机所连接设备的一次回路，便于观察的电缆和设备有无明显接地点，首先打开发电机盖板观察孔发电机内部、然后按顺序检查：发电机出口至主变低压侧引线、励磁变、机组PT、母线PT、厂变高压侧及它们之间连接一次接线。b.如接地点在发电机外部采取排除方法查找，设法消除，由退出母线PT，厂用变压器倒换备用变供电，发电机出口开关解列、机组PT的顺序查找，在退出后故障消失；如果接地点在发电机内部，应立即停机。c.最后转移负荷或开启备用机组，对故障机组做安全措施，然后对发电内部定子绕组采取相应的方法测量、查找、处理^[4]。

3.2排查同时注意某些技巧

（1）查找必须及时。由于定子一点接地后发电机其工作不稳定，避免造成两点接地，在机组运行期间，2小时内不能查找故障原因，必须停机处理。

（2）加强巡检。大负荷运行下，在发电机端部、引出线桥架等容易发热部位检查，加强巡回次数、巡回质量，做到重点部位重点检测。

（3）为防止误判断，观察接地现象是否消失时，应从信号、电压参数、光字牌及指示情况综合判断；

4结束语

我国对发电机定子单相接地暂态的保护方面，对自适应和故障分量的原理上获得了较大的进展，研究出很多的保护方案，但是这些保护方案，无论是处理的灵敏度还是保护的可靠性都不够高，还需要研究人员进行深入地研究。探讨对此类事故发生时，引导生产运行人员用正确的思路分析，合理来处理事故和分析查找存在的故障。

参考文献

[1]马志忠，刘凯兵.大型水轮发电机定子接地故障分析及处理[J].水电与新能源，2020，34(06)：67-70.

[2]黄晓鹏，丁永允，赵帅达，陈思同.同一机组多次定子接地保护事故对比分析[J].东北电力技术，2019，40(08)：48-51+55.

[3]刘亚青，朱钊，张丹丹.巨型水轮发电机组中性点接地装置参数配置研究[J].人民长江，2019，50(06)：143-147.

[4]殷惠.基于S变换与随机森林算法的高压发电机保护[D].长沙理工大学，2019.