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某廠發電機轉子一點接地保護動作原因分析與解決措施

  摘要:本文從某廠發電機轉子多次出現轉子一點接地進行分析,并借助信號監測儀,查出轉子接地信號是誤發,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,旨在進一步提高發電機轉子接地保護裝置的安全性能。 
  關鍵詞:發電機 轉子接地保護 解決措施 
  引言 
  一、發電機轉子接地保護的原理 
  發電機轉子繞組高速旋轉極易發生一點接地故障。發生一點接地后,對地尚未形成回路,其接地點并無電流通過,不影響磁路的對稱及無功功率的輸出,對發電機本身并不造成危害,機組可繼續運行。但是當勵磁回路發生一點接地后,故障未能及時處理,則很可能會使轉子繞組絕緣薄弱點絕緣擊穿而發生另一點接地,兩點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,破壞了氣隙磁場的對稱性,引起機組劇烈振動,無功出力降低。因此,發電機必須裝設轉子一點接地保護,以便在未發展成兩點接地故障時及時發出報警信號,防止事故進一步擴大。 轉子的某一部分的絕緣體發生損壞進而導致接地故障等等。能對發電機的運行造成嚴重危害的并不是一點接地故障,而是由一點接地引發的二點接地故障。轉子兩點接地的情況一旦出現,就會出現瞬時電流過大,燒壞發電機轉子和磁力回路。在這種情況下,很可能會出現磁勵繞組短接的現象,打破氣隙磁通原有的平衡狀態,最終導致軸系和汽機發生震動或者磁化。發電機轉子接地保護的設置能夠有效避免上述現象的發生,對于保護發電機的正常運行是很有必要的。 
  發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缺點。一、平衡電橋式原理。該種類型的發電機轉子接地保護的運行原理較為簡單,但是其本身存在一個重大的缺陷,就是很容易出現動作死區,這也是大型發電機組不采用該原理進行轉子保護的原因;二、疊加直流電壓式原理。該原理的轉子保護有效避免了動作死區的出現,但是對不同的發電機其兩點接地保護的靈敏度會有所不同;三、對地導納原理。對地導納的各點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。只有當轉子出現金屬性短路的故障時,才會觸發保護拒動。還有一個特殊情況也會導致出現保護拒動,那就是電子回路的電抗性以及電容溫度出現波動,但這種情況較少發生;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,該保護就會干擾電子電路;五、乒乓式保護原理。二、發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。在拆開繞組端部 N 極兩個導電螺釘時發現:N1(內側螺釘)上部絕緣帽內表面有油跡。根據日本專家解釋為: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。油的來源是設備在廠內組裝時涂在螺紋上的蓖麻油過多,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,也可能在運行中產生氮的氧化物,處理復裝后正常。 
  第五次保護動作情況與第四次現象基本相同。檢查雖未發現明顯的絕緣損壞之處,但在檢查過程中有絕緣較低現象,同時在導電桿N2導電螺孔與絕緣套筒的交接面及內孔壁上,發現有樹枝狀放電痕跡,轉子接地保護第五次動作也是正確的。 
  經調查分析,保護動作的時間大都發生在機組調整負荷的時間,懷疑負荷調整對該保護有影響。為弄清轉子接地保護動作的真正原因,將與保護動作有關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,經檢測干擾信號明顯減少,轉子接地信號從此沒有再發。通過檢查處理,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的原 
  因。 
  結語 
  總之,由于大型發電機組的有效材料利用率高,造價昂貴,結構復雜,一旦發生故障且遭到破壞,其檢修難度大,檢修時間長,會造成很大的經濟損失,因此,大機組的保護配置一定要完善、合理。同時必須進一步從技術管理上做好工作,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驗裝置[A];第二屆全國高校電氣工程及其自動化專業教學改革研討會論文集(下冊)[C];2004年



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