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某廠(chǎng)發(fā)電機轉子一點(diǎn)接地保護動(dòng)作原因分析與解決措施

  摘要:本文從某廠(chǎng)發(fā)電機轉子多次出現轉子一點(diǎn)接地進(jìn)行分析,并借助信號監測儀,查出轉子接地信號是誤發(fā),并查明原因最后故障消除。并提出了一些針對性的解決措施,旨在進(jìn)一步提高發(fā)電機轉子接地保護裝置的安全性能。 
  關(guān)鍵詞:發(fā)電機 轉子接地保護 解決措施 
  引言 
  一、發(fā)電機轉子接地保護的原理 
  發(fā)電機轉子繞組高速旋轉極易發(fā)生一點(diǎn)接地故障。發(fā)生一點(diǎn)接地后,對地尚未形成回路,其接地點(diǎn)并無(wú)電流通過(guò),不影響磁路的對稱(chēng)及無(wú)功功率的輸出,對發(fā)電機本身并不造成危害,機組可繼續運行。但是當勵磁回路發(fā)生一點(diǎn)接地后,故障未能及時(shí)處理,則很可能會(huì )使轉子繞組絕緣薄弱點(diǎn)絕緣擊穿而發(fā)生另一點(diǎn)接地,兩點(diǎn)接地后構成短路電流通路,可能燒壞轉子繞組和鐵芯,且由于部分勵磁繞組被短接,破壞了氣隙磁場(chǎng)的對稱(chēng)性,引起機組劇烈振動(dòng),無(wú)功出力降低。因此,發(fā)電機必須裝設轉子一點(diǎn)接地保護,以便在未發(fā)展成兩點(diǎn)接地故障時(shí)及時(shí)發(fā)出報警信號,防止事故進(jìn)一步擴大。 轉子的某一部分的絕緣體發(fā)生損壞進(jìn)而導致接地故障等等。能對發(fā)電機的運行造成嚴重危害的并不是一點(diǎn)接地故障,而是由一點(diǎn)接地引發(fā)的二點(diǎn)接地故障。轉子兩點(diǎn)接地的情況一旦出現,就會(huì )出現瞬時(shí)電流過(guò)大,燒壞發(fā)電機轉子和磁力回路。在這種情況下,很可能會(huì )出現磁勵繞組短接的現象,打破氣隙磁通原有的平衡狀態(tài),最終導致軸系和汽機發(fā)生震動(dòng)或者磁化。發(fā)電機轉子接地保護的設置能夠有效避免上述現象的發(fā)生,對于保護發(fā)電機的正常運行是很有必要的。 
  發(fā)電機轉子接地保護按照運行原理的不同可以分為有很多種,每一種都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)。一、平衡電橋式原理。該種類(lèi)型的發(fā)電機轉子接地保護的運行原理較為簡(jiǎn)單,但是其本身存在一個(gè)重大的缺陷,就是很容易出現動(dòng)作死區,這也是大型發(fā)電機組不采用該原理進(jìn)行轉子保護的原因;二、疊加直流電壓式原理。該原理的轉子保護有效避免了動(dòng)作死區的出現,但是對不同的發(fā)電機其兩點(diǎn)接地保護的靈敏度會(huì )有所不同;三、對地導納原理。對地導納的各點(diǎn)保護靈敏度基本上是一致的,彌補了疊加直流電壓的缺陷,而且導納的測量與勵磁回路的對地電容不直接相關(guān)。只有當轉子出現金屬性短路的故障時(shí),才會(huì )觸發(fā)保護拒動(dòng)。還有一個(gè)特殊情況也會(huì )導致出現保護拒動(dòng),那就是電子回路的電抗性以及電容溫度出現波動(dòng),但這種情況較少發(fā)生;四、集成電路三分支電流原理。該保護機制正常運行的前提是發(fā)電機轉子必須存在一定的壓力,一旦出現轉子壓力為零的情況,該保護就會(huì )干擾電子電路;五、乒乓式保護原理。二、發(fā)電機轉子接地保護出現故障的原因分析 
  用500V搖表測量轉子繞組絕緣電阻為0.13M Ω且穩定。在拆開(kāi)繞組端部 N 極兩個(gè)導電螺釘時(shí)發(fā)現:N1(內側螺釘)上部絕緣帽內表面有油跡。根據日本專(zhuān)家解釋為:本次轉子絕緣劣化的原因是由于繞組端部導電螺釘絕緣筒處有油污。油的來(lái)源是設備在廠(chǎng)內組裝時(shí)涂在螺紋上的蓖麻油過(guò)多,由于離心力的作用集于絕緣筒及絕緣墊結合面。但僅存在蓖麻油不會(huì )使絕緣降低,油污染的原因是絕緣根部未清理干凈或存有殘留異物,也可能在運行中產(chǎn)生氮的氧化物,處理復裝后正常。 
  第五次保護動(dòng)作情況與第四次現象基本相同。檢查雖未發(fā)現明顯的絕緣損壞之處,但在檢查過(guò)程中有絕緣較低現象,同時(shí)在導電桿N2導電螺孔與絕緣套筒的交接面及內孔壁上,發(fā)現有樹(shù)枝狀放電痕跡,轉子接地保護第五次動(dòng)作也是正確的。 
  經(jīng)調查分析,保護動(dòng)作的時(shí)間大都發(fā)生在機組調整負荷的時(shí)間,懷疑負荷調整對該保護有影響。為弄清轉子接地保護動(dòng)作的真正原因,將與保護動(dòng)作有關(guān)的信號全部引至波形記錄分析儀。 
  引起干擾的原因系電纜布局不合理,強、弱電電纜相距太近且有部分電纜屏蔽不好,干擾信號有兩種:一次及二次,首先將二次電纜干擾排除,現二次電纜已更換,保護測量信號比以前有所好轉。 
  將電纜全部更換為新的屏蔽電纜,合理排放后,經(jīng)檢測干擾信號明顯減少,轉子接地信號從此沒(méi)有再發(fā)。通過(guò)檢查處理,既消除了轉子本身絕緣不好的重大缺陷,也從根本上找到并解決了引起保護誤動(dòng)的原 
  因。 
  結語(yǔ) 
  總之,由于大型發(fā)電機組的有效材料利用率高,造價(jià)昂貴,結構復雜,一旦發(fā)生故障且遭到破壞,其檢修難度大,檢修時(shí)間長(cháng),會(huì )造成很大的經(jīng)濟損失,因此,大機組的保護配置一定要完善、合理。同時(shí)必須進(jìn)一步從技術(shù)管理上做好工作,才能使這些極其重要的保護真正起到應有的作用 
  參考文獻 
  [1] 王炳革;譚偉璞;齊鄭;楊以涵;;小電流接地系統單相接地保護實(shí)驗裝置[A];第二屆全國高校電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)教學(xué)改革研討會(huì )論文集(下冊)[C];2004年



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