浅谈某水电站发电机定子接地保护动作的原因及处理

浅谈某水电站发电机定子接地保护动作的原因及处理

发电机是水电站尤为重要的部分，而定子是重中之重，结合某水电站发电机发生的一起定子接地保护动作故障的实例，通过分析、查找定子接地保护动作的原因，加上对机组定子进行绝缘测试和通入直流的试验方法，准确找出线棒接地故障点的位置，并对接地线棒进行了更换处理，解决了发电机定子接地故障的问题，消除机组安全隐患。

标签：发电机；定子接地保护；线棒；绝缘

引言

发电机定子绕组接地故障是发电机常见的故障之一，尤其在线棒本身由于工艺原因绝缘损坏的情况下，线棒击穿现象时有发生。某水电站发电机保护装置配置了基波定子接地保护，2012年10月08日，2号机组带44MW负荷运行时，机组B相绕组49#上层线棒发生绝缘击穿接地故障。

1 故障过程

2012年10月08日09时13分，中控室上位机2F机组发“2#机组定子一点接地3U0动作”、“2SYH消谐告警动作”、“2#机组定子线圈相电压Ua越高限”、“2#机组定子线圈相电压Uc越高限”和“许继2#机组保护基波定子接地保护（通讯）”报警信号，3F机组发“3#机组定子一点接地3U0动作”、“3#机组定子线圈相电压Ua越高限”、“3#机组定子线圈相电压Uc越高限”和“许继3#机组保护基波定子接地保护 （通讯）”报警信号。查看2F和3F现地监控LCU屏交采数据，均为B相电压为0V，查2F和3F发电机保护屏，保护动作灯均点亮，保护装置报告显示：动作电压为91.32V（保护动作电压定值为10V），查阅2号、3号机组保护动作录波图，如图1所示：

录波图显示：2号和3号发电机B相电压由57.7V降至0V，零序电压由0V升至91V。初步判断为2号或者3号机组B相绝缘击穿。

2 故障查找与处理

通过各种运行资料显示，一些电站曾因为出现母线回路瓷瓶绝缘损坏，小动物进入设备，造成带电体接地现象或者定子线棒本身绝缘损坏与铁芯接地。

该水电站2号和3号发电机属于单元扩大接线，如图2：

两台机组同时发出定子接地信号，故障点可能存在以下3个方面：

①2号机组定子绝缘击穿；②3号机组定子绝缘击穿；③10.5kV II段母线出现接地现象。

利用排除法进行排除，首先转移2号机组负荷进行解列之后，3号机组定子接地故障消失，各报警信号均复归，随即判断出故障接地点在2号机组内。待申请调度停机做好安全措施后，利用2500V兆欧表对2号机组测量绝缘，发现绝缘值为0，随即将发电机与外部设备隔离，拆除中性点短接排，重新对三相分别进行绝缘测试，A相绝缘为：80，B相绝缘为：0，C相绝缘为100，结合发电机保护动作报告和故障录波图，确定故障为发电机B相绕组绝缘击穿接地。

为了确认接地故障点的位置，将2号机组下挡风板拆除，采用直流烧穿法，对B相绕组缓慢通入直流，至200A时，发现靠近+X方向49#上层线棒有明显绝缘损坏和灼热点，线棒和铁芯接触处发黑，有击穿痕迹，与定子铁芯形成接地点，如图3：

将击穿上层线棒更换后，对定子三相绕组进行绝缘测试、吸收比测试、直流电阻与直流耐压等试验，均合格，满足运行要求。

发电机定子在更换线棒后需进行直流耐压试验，直流耐压试验电压较高，泄流与电压成指数关系上升，所以，直流耐压试验能更进一步发现定子绝缘的缺陷，保证在更换线棒期间对定子绕组绝缘不受损伤。在直流耐压和直流泄漏试验过程中可以从电压和电流的对应关系中观察定子绝缘状态，在大多数情况下，可以在绝缘尚未击穿前就能发现或找出缺陷，所以直流耐压试验是发电机定子试验必不可少的一步。

3 故障原因分析

对故障点进行深入研究分析发现，定子线棒在槽口附近的绝缘损坏是导致定子绕组接地的直接原因，在长期运行过程中，导致绝缘降低击穿，2号发电机B相电压突降为0V，A、C相电压升高至7.8kV，基波零序电压升至91.32V，远大于保护定值，导致发电机保护发出告警信号。

4 结束语

发电机端部无论是从线棒固定和绝缘都是最薄弱的部位，也是最容易发生故障的部位，所以必须重点检查。水轮发电机定子绕组在运行或试验过程中发生绝缘击穿，是十分严重的设备故障，如果处理不及时，容易造成扩大故障面，增加修复难度，延长修复时间。近年来，一些新技术应用于发电机定子绝缘的监测，如发电机定子局部放电在线监测设备，同时，通过电站全停电机会开展预防性试验工作，严格按照试验标准对电气一次设备进行各项试验，对发电机定子、出口母线、瓷瓶等相关的电气设备进行清洁与检查，加强运行和维护监视，提高检修质量和试验准确性，有利于尽早及时的发现设备存在的缺陷与安全隐患，加强运行人员对发电机定子绝缘情况的监视，做好应急准备工作，保障机组运行的安全可靠性。

参考文献

[1]王浩.电气设备试验技术.水利电力出版社，1995.

[2]李建明，朱康.高压电气设备试验方法.中国电力出版社，2001.

作者简介：吴霞（1983-），女，四川仁寿人，助理工程师，学士，从事高压电气试验、水电站国际工程管理等工作。