发电机转子绕组对地绝缘低分析及处置

发电机转子绕组对地绝缘低分析及处置

关伟德

广东惠州平海发电厂有限公司     广东惠州    516000

摘要：近年来，我国电力事业发展迅速，发电设备的可靠性有长足的发展和提高。但是在火电机组日常运行中，发电机系统相关故障仍常有出现。笔者对近期某1000MW超超临界压力燃煤发电机组发电机转子一点接地故障进行分析，提出运行技术措施，并对故障排查确认以及处理进行总结，供大家参考。

关键词：超超临界机组  发电机  转子一点接地  分析及处置

一、概述及故障现象

某电厂超超临界压力燃煤发电机组，锅炉、汽轮机和发电机由上海电气集团设计制造，发电机型号为 THDF125/67，额定容量1112MVA，额定输出功率1000MW，自并励静止可控硅整流励磁系统。

2023年5月，机组C修结束，启动前测量发电机定子绕组、励磁系统绝缘，测得发电机定子绕组绝缘15/60S：102/131MΩ,吸收比：1.28，发电机定子绝缘合格。测得励磁系统（含转子）绝缘1.28MΩ,励磁系统绝缘≧0.5MΩ标准值，绝缘合格。

5月15日，在发电机并网后，DCS及FECS上间断触发“发电机转子1点接地”灵敏段警告。FECS系统数据显示，并网后励磁电压180V，其中正极电压160V，负极电压-20V。负极对地电阻阻值低，在5-15kΩ之间波动，α值（接地位置）为0%左右。

随着机组运行，负荷增加，励磁系统投运行时间延长，转子及励磁回路运行温度上升后，转子励磁回路负极对地绝缘值（RG)有逐渐上升趋势，转子接地报警消失。15日转子接地报警频繁，16日只有一次报警，17日后未出现报警。接地电阻波动范围，15日在5-15kΩ之间，16日在13-17kΩ之间，17日在14-20kΩ之间。其后在27-37kΩ之间（在30kΩ以上的数据占比大），α值在2-3%之间波动，“转子1点接地”灵敏段报警消失，但励磁系统负极对地绝缘值仍然偏低。

二、转子接地保护装置说明

该厂发电机转子接地保护装置采用南瑞继保的RCS-985RE注入式发电机转子接地保护装置。正常运行时，投入一点接地保护压板，退出两点接地保护压板。

该装置的保护原理是在转子绕组的正负两端与大轴之间注入一个低频方波电压电源，实时检测转子对地绝缘值。双端注入式转子接地保护的工作电路如下图所示，Rx为测量回路电阻，Ry为注入大功率电阻，Us为注入电源模块，Rg为转子绕组对大轴的绝缘电阻。

当转子励磁回路的对地绝缘值（RG)低于10kΩ且持续5S时，转子接地保护装置将触发“转子一点接地”灵敏段报警；当转子励磁回路的对地绝缘值（RG)低于1kΩ且持续5S时，转子接地保护装置将触发“转子一点接地”报警。当“转子一点接地”报警稳定发生，持续15S以上，根据运行规程要求，此时应投入“转子两点接地”保护压板。在以上情况下，再次发生另一点接地，延时1S，出口跳发电机，保护逻辑如图所示。

三、原因分析

根据设备实际的运行工况，转子励磁回路对地绝缘缘电阻RG随着运行时间的延长而逐步上升，结合已完成的检查情况，初步判断引起转子励磁回路对地绝缘缘电阻偏低的原因，有以下几种可能：

1、转子风扇罩盒内壁积聚碳粉，引起碳刷架的螺栓通过内壁碳粉形成回路，从而造成转子励磁回路对地绝缘下降。

2、转子滑环与转轴装配面的绝缘层连接处积聚碳粉、油污或存在轴向均流螺栓及导电螺杆锈蚀，转子滑环与转轴之间形成回路，造成转子励磁回路对地绝缘下降。

3、在机组启动过程中，破损的小块碳刷碎片被吸入轴向均流螺栓或导电螺杆之间形成导电回路，从而造成转子回路绝缘下降。

4、转子绕组与滑环连接的轴向均流螺栓或导电螺杆松动、位移，造成导电螺钉与转轴之间的距离不足，造成转子回路对地绝缘下降。

5、励磁系统内部元件故障，造成转子励磁回路对地绝缘下降。

四、发电机转子绝缘低运行技术措施

在发电机转子绝缘低运行期间，防止绝缘突然恶化，对发电机造成影响，运行人员采取了以下技术措施：

1、FECS上密切监视转子一点接地电阻值RG、负极对地电压UR-变化趋势，每2小时抄表1次。

2、DCS上注意监视发电机振动、励磁电压、励磁电流、转子温度、定子电压、定子电流、有功功率、无功功率等参数，发现异常立即汇报并通知专业人员。

3、DCS、FECS上转子一点接地信号报警后自动复归，立即查看FECS上转子一点接地电阻值RG、负极对地电压UR-、正极对地电压UR+、励磁电压UR、α范围，对发电机其余参数详细核对1次。DCS、FECS上转子一点接地信号报警后未自动复归，立即通知电气专业人员进行检查。

4、转子一点接地信号报警后，FECS上转子一点接地电阻值RG小于1千欧，通知电气专业人员，确认发电机转子发生金属性接地，投入转子两点接地保护，做好转子两点接地保护跳闸的事故预想。

5、转子一点接地信号报警后，在确认金属性一点接地期间，在同工况下励磁电压或励磁电流差异增大，并且机组振动较同工况下有明显增大（机组无其他任何操作）并伴有异常声音，发电机又发生欠励磁或失步，认为转子已发展为两点接地，应立即打闸停机。如出现上述现象转子两点接地保护投入未动作，也应立即打闸停机。

6、投入转子两点接地保护后，如发生转子两点接地保护跳闸，按紧急停机处理。

7、若转子接地导致发电机失磁，则按规程“发电机失磁”处理。

8、检修人员在维护发电机励磁碳刷，应交代检修人员做好防止误碰、触电措施，造成发电机两点接地。

9、机组运行期间监视好发电机氢气纯度大于98%，氢气干燥装置投入正常，关注氢气干燥度合格。

五、机组停运后故障点排查确认及处理

在6月份机组停运后，拆除转子风扇罩盒顶部及两侧的盖板，通过分段测量发电机转子绝缘，发现负极刷架的绝缘只有0.08MΩ,确认故障点为负极刷架，进一步检查发现转子风扇罩内部绝缘底板积碳，经清理后，绝缘值大于500MΩ。发电机转子绝缘恢复正常。机组启动发电机并网后，检查运行参数正常。

六、总结

本文通过对发电转子故障现象、排查分析、运行技术措施、停运后故障点确认及处理，立足保障机组的安全运行，及时准确消除故障点，保障了机组运行的安全稳定性，提高了设备的可靠性。

[参考文献]

1、夏克宁.600 MW发电机转子接地保护装置的改造[J].浙江电力期刊，2009年

2、李桥富. 发电机转子绕组对地绝缘偏低原因分析及处理[J].水电站机电技术，2012年9月。

3、张站立，王爱成. 发电机转子绝缘低的分析及处理方法[J].中国造船，2016年11月。

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