发电机定子接地故障分析的论文

时间:2021-08-31

  摘要:青海盐湖化工分公司二期供热中心采用的是5、6、7号机组,额定功率为36MW,额定容量为45MVA,但机组在运行过程中出现了定子接地故障。文章通过对定子接地故障进行分析,通过一定实验确定故障的本质所在,并在此基础上提出相应的解决办法。

  关键词:发电机;定子接地;接地故障;供热中心;继电保护装置

  我公司机组的参数如下:机组型号为QFW-36-2,容量为36MW,功率因素为0.8,励磁方式为交流无刷励磁,额定电压10.5kV,电流是2474.2A,频率为50Hz,接法为Y,并网同期点在发电机出口断路器上。公司的发电机在使用阶段出现定子接地故障,使得出现电路跳闸、励磁停滞等现象,我们通过分析定子接地故障的原因,根据实际情况判断原因所在,并采取相应的措施。

  1 紧急处理

  在故障发生后,要对保护的继电器进行检测,判断继电保护装置参数(基波谐波的状况)是否符合标准,对保护动作进行进一步的确定,并对机组的各个组件进行了检测。

  1.1 继电保护装置的确认

  继电保护装置的正常运行是通过一些参数来确认的,比如根据波形以及电压值、发电机定子电流等,将故障中的波形、电压值、电流值与正常情况相比,当实际值与正常情况的值相比误差不大时,可判断保护动作是合理的。如果要进行下一步的确认,需要通过检测发变组二次回路,这样可以确保继电保护装置是否满足要求。然而这样的检测存在它的弊端,就是不能判断故障的位置,从而不能得到好的解决办法,加大了故障修复的难度。

  1.2 对一次系统进行检测

  首先,摇测绝缘:应使用2500V的兆欧表,阻值要求50MΩ,吸收比1.3。如果小于10MΩ以下,吸收比小于1.3;其次,检查有无积水、漏油现象。

  对一些非电气系统施行检测,若系统中没有出现积水漏油等情况,则说明系统运行正确,同时不可忽略冷却水,因此若绝缘摇上去了,积水、漏油清理了要对其进行检测,看其是否能正常通电。同时,对系统的电路进行检查,看是否满足要求,也要考虑绝缘电阻的电阻值,看值的大小能否达到绝缘的效果。

  2 确定故障

  通过上述的紧急处理,如果没有出现问题,则我们可以初步判定为发电机定子接地出现了问题,这可以通过分析电压的变化来确定。

  发电机定子接地故障图如上所示:电路图(图1所示)、相位图(图2所示),可以通过观测三相对地电位的大小,来判定接地故障是否存在。同时对中性点电压进行检测,当中性点电压升高到一定程度时,判断为接地,可以通过记录的信息与标准情况下电压的变化来判定,当发生异常时,则说明是定子接地故障,故障可能在三相的不同位置,这个检查的过程也可以确定是哪个相发生了故障。

  3 打开星点

  故障确认后,要对故障点进行确认,这需要对整个回路进行检测,检测的内容为三相绝缘电阻的阻值大小。在正常情况下,阻值保持不变,当发生故障时,电阻会有明显的减小,可以通过三相电阻的变化确定故障点的位置。

  4 故障分析

  通过检测,我们确定了故障点,通过故障点,我们分析故障的原因所在,在一般情况下都会发生定子接地故障,应当注意以下三点:

  4.1 空气冷却器

  当空气冷却器出现问题时,会发生定子接地故障,这是因为绝缘体破裂而导致的,这很可能是在前期的准备工作中,由于操作不当而导致空气冷却器出现裂纹而未及时发现。当裂纹出现后,管中的水会向下流出,从而致使电场改变,电流流出致使电压异常,当空气冷却器温度升高致使空气冷却器烧坏时,则会产生短路的情况,这种问题可以通过观察空气冷却器来确定,也可以通过测量它的过渡电阻来确定。

  4.2 三相电压值的变化

  三相电压值的变化也可能导致定子接地故障,在正常情况下,中性点电压为零,而偏差的产生可能是由于电容的耦合度不够,中性点电压会升高,但一般不会超过500V,否则就可能出现单相接地。

  4.3 投入运行前的设备准备

  当设备检测不当,例如变压器以及发电机这些主要设备检测不完善时,会出现接地故障。

  5 检查变压器

  5.1 投入运行前进行检测(设备以及接线)

  第一,要检测系统设备的安装是否满足规定和要求,检查温度计,检测电容式套管是否正常接地,并保证吸附剂满足标准以及吸湿器无堵塞;第二,确定冷却系统、导气管路处于开阀状态;第三,确定开关是否满足要求:转动和油量,同时还要检查三相,并保证三相相同;第四,检测套管型电流互感器的端子,看接触是否良好;第五,其他设备,如储油柜、电源、线路、操作规范、管路的配置等,检查接线是否正确、配置是否符合要求、控制系统是否出错等。

  5.2 工作前的检测(数据)

  在变压器投入运行之前,要进行仪器测试。第一,分接位置,根据说明书检测各个位置,保证各个位置的准确性,第二,检测变压器中电流互感器;第三,检测绝缘电阻,并把检测值和理论值相比较,确定误差值不大;第四,检测油箱里油的质量,对其中的含水量、耐压值等进行测量,保证误差不超过规定的范围。

  5.3 工作前的试验(设备)

  ? 在设备投入运行前,需要对设备进行一定测试,如继电器和保护电路器等,保证电路的安全,例如,当连续进行空载运行,在规定的电压下,如果持续时间超过六小时,温升不超过一定值时,不用启动冷却器来对设备进行冷却。当测试完成后,必须将各个元件设备还原到原来的状态,设置过流保护的数值,拔掉接地线。

  6 检查发电机

  6.1 参数的检测

  发电机主要参数有容量、电压、电流、效率、绝缘等级、频率、转速、接法、相数等,要使这些参数满足要求,需要按照所给的规范测量这些参数的值,看它们是否满足标准。在一般情况下,定子绕组直流电阻为0.00371Ω,励磁绕组直流电阻为0.13238Ω,定子漏抗为0.1231Ω等,这些值都较小,因此灵敏度高,必须小心测试,避免操作不当造成的损伤从而导致误差的`出现。

  6.2 结构的检测

  发电机的结构内容包括机座、定子铁芯、定子线圈、转子、转子线圈等多种结构,因此,检测过程较为复杂,但不能忽视。其中,机座的焊接要保证它的安全以及实用性,安全体现在它的结构设置可以防止杂质进入机座内部,对机座造成损伤;定子铁芯需要固定,转子的材料选择应当是34CrMo1A,要注意的是,转子的线圈是F等级。

  7 定子接地故障经验总结

  第一,在系统出现问题之后,应当对一次二次系统进行排查,排查的方法是利用高压,这样可以找到接地点,系统的检测需要观察实际压变与理论电压的情况。

  第二,在系统运行之前应该做好各种准备工作,保证系统能够正确运行,系统的实际数据应当与设备的出厂数据误差较小,这些数据的精确度一定要大,不然引起的误差将变大。

  第三,自动准同期装置出现问题容易造成非同期合闸对发电机造成冲击,从而损坏定子绝缘,造成接地,接地点一般在定子铁芯槽口处。

  第四,从目前的情况来看,我国多地发生的定子接地故障大多是由于空气冷却器出现了问题,这就要求对空气冷却器进行严密的检测,更要注意操作规范,以免损坏空气冷却器。除此之外,在调试过程中应该注意对定子冷却水系统进行检测,避免意外情况发生而导致故障。

  8 结语

  导致定子接地故障的原因很多,在出现这样的问题之后,我们应当从简单而且必要的地方入手,例如首先对空气冷却器进行排查,而后对系统进行排查,系统分为一二次系统,都要进行排查。在系统运行前一定要进行仪器的测试,保证各个设备能够正常投入使用,发电机的重要测试是零起升压测试,不能忽视。更重要的是空冷式(油污等堵塞)自动同期装置角度增大接地,因此投入前清洁油污,定期校验自动准同期装置。

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