浅析135MW空冷发电机转子故障接地原因分析、处理方法及防范措施

因分析、处理方法及防范措施

摘要：发电机是发电厂的主要设备之一，发电机的运行安全与否直接关系到发电企业的安全经济效益，以及电力系统的安全运行和稳定性，发电机出现转子内部一点接地危害较大，后果也非常严重，本文主要浅析发电机转子故障接地的主要原因、处理方法及防范措施。

关键词：发电机 一点接地 防范措施

一、故障简述：

我厂为2台135MW空冷发电机组，发电机为国产的型号为QF-135-2型发电机，额定电压：13.8KV，额定电流：6645A 功率因数：0.85，额定转速：3000r/min，额定频率：50Hz，定子相数：三相，定子接法：Y，绝缘等级：F 级，励磁方式：自并励,冷却方式：空冷，于2008年12月初次投运，2011年9月进行第一次抽转子大修，2018年4月进行小修工作，小修时对发电机转子滑环进行清灰、更换碳刷工作、预试工作，预试结果为发电机转子绝缘电阻为240 MΩ、直流电阻为0.1289Ω。于2018年4月26日并网成功。

2018年5月7日，#1机组停机前有功78MW、无功-22Mvar，转子电流629A，转子电压88V。12时29分， #1机组跳闸，DCS发出“发变组保护A柜后备保护动作”信号，转子一点接地保护动作。就地检查发变组保护A柜显示转子一点接地保护动作跳闸，动作值电阻小于1k，动作时间2s，保护为正确动作。发电机现场检查未发现明显故障点，但发电机本体励端有焦糊味，随后摇测灭磁开关下口至发电机滑

环处母线绝缘500MΩ正常，安装上碳刷摇测发电机转子绕组绝缘为0 MΩ。再次对滑环室彻底吹扫后转子绝缘仍为0 MΩ，现场判断为发电机转子一点接地，故障点在发电机转子上。随后联系发电机厂家专业技术人员对发电机转子接地故障进行了排查，现场解体滑环室和励磁侧端盖发现外环转子绕组和导电杆连接螺钉烧损，需发电机抽转子进行更换转子绕组引线和导电螺钉。

二、原因分析：

发电机厂家专业技术人员对发电机转子接地故障进行了排查，发现故障点在固定转子引线的导电螺钉处。主要原因为：

1、发电机导电螺钉与转子线圈连接螺栓松动导致过热后烧损绝缘，引起转子接地。

2、我厂发电机组为国产发电机，国内生产的发电机组中个别发电机存在此类现象，在运行中不同程度的出现此类问题，设计上缺少锁紧装置，有一定的缺陷。

3、我厂机组属于省调直接调度的机组，发电机组频繁启动和运行中的深度调峰，导致导电螺钉及连接引出线螺柱松动也是本次事故的主要原因。

4、此发电机于2008年12月投产发电，2011年9月进行过一次抽转子大修。至故障发生间隔约7年时间未进行机组A级检修，即未对发电机进行全面的解体检查和维护。按照燃煤火力发电企业设备检修导则规定，空冷发电机大修周期为5-7年。2018年4月只进行了小修工作，小修时预试结果均合格。未能按规定定期进行机组A级检修，

也不能按照机组A级检修标准项目规定，对转子导电螺钉及引线进行全面的检查，这是造成发电机转子一点接地的另一个原因。

三、处理方法：

1、首先将发电机转子抽出，抽转子前做好抽转子准备工作，汽轮机具备停盘车条件，办理工作票，确认工作票所载安全措施已正确执行，进行风险分析，并制定防范措施，工作负责人要向工作班成员详细交待现场安全措施及注意事项，全部工作成员在安全交底单上确认清楚并签字方可进行，抽转子严格按照发电机检修工艺进行。

2、取出发电机转子损坏的导电螺钉，首先将发电机转子顺着行车和外环螺钉朝上放置，利用台转将损坏的导电螺钉取出，取出前应做好防护措施，防止损坏发电机转子，导电螺钉取出前后过程中应对细铜削用吸尘器清理干净。

3、拆除发电机转子护环前应认真对转子外观检查、鉴定。目视检查转子本体、槽楔、轴颈、联轴器外圆、止口等部位是否有磕碰、研伤、过热痕迹，记录损伤部位和程度。做转子两极绝缘电阻、直流电阻、交流阻抗等电气试验。对转子轴颈、集电环外圆进行保护，防止锈蚀。

4、拆除转子护环时将顶励端护环工具装于转子本体上靠近护环位置的月牙槽内。将液压千斤顶装于护环与顶护环工具之间的空缺位置，千斤顶要留有足够行程。调整位置合适后，则把千斤顶先放于操作平台上便于操作的位置，便于护环加热。同时把固定中心环工具装于风扇座环与中心环之间，调整好后把紧。准备两个测温仪，放于显要位置，便于加热护环时监视护环与大轴温度。把吊车的吊钩移到护环中

心上部，吊钩准备吊护环。用6-8把大号焊枪同时加热护环，要经常移动防止局部过热，加热过程要缓慢以保证温升均匀，整个加热过程要用测温仪监控。当护环紧量最大处温度达到380℃后，要使用收环键工具开始收环键。同时把千斤顶放置到顶护环工具与护环之间。在顶的过程中，要用千斤顶加长杆来调整千斤顶的行程，当护环脱离转子本体时，用吊护环的钢丝绳吊走护环。重复以上步骤，拆除汽端护环。

5、检查更换转子线圈引线和导电螺钉前检查护环,即护环内外圆有无划痕,若有划痕,用细砂纸处理。检查转子端部垫块,视情况更换。对发电机护环进行探伤试验。检查转子线圈绝缘,如有损坏需重新粘接。拆出#1线圈更换转子线圈引线和导电螺钉。拆出线圈时应利用支吊架将线圈分层悬吊，防止损坏线圈

6、更换转子线圈引线和导电螺钉后进行电气试验，主要有转子绕组绝缘试验、转子各角度下直流电阻、转子各角度下交流阻抗、转子绕组交流耐压试验。试验数据正常后进行转子护环回装。

7、转子套护环前应测量阻尼瓦与绝缘瓦厚度、清理现场。依次回装新绝缘瓦并用胶带固定。回装阻尼瓦，检查线圈端部形状。按照拆护环步骤回装两侧护环。护环安装完成后再次进行电气试验。

8、发电机转子通风试验，从转子励端护环处开始，对各风区、风孔编号并制定表格，靠近励端为第一风区，以此顺序类推。把鼓风机放在适当位置上，将专用蜗壳式进风室套在转子上，把接压力计探头接入专用蜗壳式进风室内。各风区通风道平均等效风速不允许低于4m/s。不允许存在低于2.5m/s等效风速的通风道。整个转子内槽部

低于2.5m/s等效风速的通风道不允许超过15个，每槽不允许超过两个，且此两个不允许在相邻的位置。

9、发电机定、转子全部工作完成后（包括试验工作）组装发电机，最后进行发电机修后的电气试验，检修后的电气试验，严格按照电力设备预防性试验规程执行。重点进行机组启动时发电机转子不同转速下交流阻抗和功率损耗试验。

10、发电机启动试验，发电机启动前应做完一切电气试验，并且合格。启动后，检修人员应在现场检查全部旋转部件、声音、温度、振动不得有异常。检查滑环与电刷的接触面不得有火花，串动值不大于0.03mm,温度不超过120℃，否则应查明原因做相应处理。发电机并网带满负荷后，检查转子电压、电流正常，无其它异常后，检修工作方告结束。

四、防范措施：

1、更换损坏的发电机绕组引线和导电螺钉，并检查其余3个导电螺钉（包括另一台发电机组）是否有松动和异常情况、对导电杆进行检查必要时进行更换。

2、要严格按照燃煤火力发电企业设备检修导则和发电机检修规程定检标准，定期对发电机进行解体检查，防止各类定、转子故障的发生。

3、严格按照发电机厂家提供的发电机空冷器进水温度与发电机出力变化曲线、发电机出力曲线规定运行。

4、在机组启动和调峰过程中，严格控制好启动时间，避免参数的急剧变化造成的旋紧设备的机械松动。并协同发电机厂对此类问题提出改进措施。

结束语：综上，发电机正常运行中应加强绝缘监测，严格按照燃煤火力发电企业设备检修导则定期开展等级检修和预试工作，严格按照发电机运行规程运行和接带负荷，减少频繁启动和运行中的深度调峰，发现缺陷应及时处理。

参考文献：

（1）杨星明 电力系统自动装置(M)，北京.电力出版社 ，2001 （2）徐亮，纪可可 黄文明 发电机转子一点接地保护系统配置及应用研究(J) ,人民长江， 2015（23）

（3）康伟 发电机转子接地保护跳闸故障的分析与处理（J）机电信息，2015（09）