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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