大型汽轮发电机定子接地故障及处理方案

刘玉帅;许铭洋

【摘 要】以600MW汽轮发电机定子接地故障为例,分析了故障的原因、处理方法以及有关的计算分析.介绍了处理过程包括工艺准备、拆汽励端定子端部结构、退定子槽楔、拆除上下层线棒、回装上下层线棒、安装端部结构以及电气试验等. 【期刊名称】《防爆电机》 【年(卷),期】2016(051)005 【总页数】2页(P-55)

【关键词】汽轮发电机;定子接地故障;电气试验;措施 【作 者】刘玉帅;许铭洋

【作者单位】哈尔滨电机厂有限责任公司,黑龙江哈尔滨150040;哈尔滨电机厂有限责任公司,黑龙江哈尔滨150040 【正文语种】中 文 【中图分类】TM307+.1

汽轮发电机定子主要由定子机座、定子铁心、定子绕组以及冷却器、出线盒等部分组成[1]，发电机运行时，定子机座承受着发电机整体的重量以及巨大的力矩作用，同时，定子绕组由于高电压高电流以及不停旋转的磁场作用。其呈现出椭圆振型[4]，尤其是定子绕组端部承受着巨大的力矩作用，故由于定子绕组端部引发的定子绕组接地事故较易发生。当发生定子绕组接地事故时，电厂并不具备处理故障和计算分析的能力。通过实例，详细的介绍了发电机定子绕组接地后的抢修方案、问

题处理以及后续的计算分析，对定子绕组接地事故处理具有一定的指导意义。 2014年我国南部某电厂2#发变组发出发电机定子接地保护动作信号及外部保护连跳信号，随即2#发电机与系统解列。经检查，2#发电机跳机前发电机定子线棒温度、进出水温度、发电机内冷水出水温度及压力、发电机内氢压等运行参数正常，无明显发展过程。但从发电机端部振动在线监测装置所测的27#槽振动值来看，2#发电机跳机前，国标要求关注的倍频振动幅值最高值在130μm左右且变化趋势较平缓，远低于国标要求的250μm，但工频振动幅值在跳机前一个小时内最高点达到了500μm，通频更是在当天较长一段时间维持在了1000μm。经过对2#发电机故障后检查主绝缘、直流电阻值发现，B相直流电阻与上一次检修测量值比较变大102%，而A相、C相直流电阻无异常。拆开发电机励端内外端盖，发现定子绕组励端11点钟方向第27槽上层线棒的水电接线盒烧毁(见图1)，线棒的空心导线已被溶解的铜质堵塞，相邻线棒的手包绝缘被熏黑(见图2)。由于电厂不具备处理故障和计算分析的能力，相关专家和生产厂技术人员迅速前往现场进行处理。 经现场检查，专家组制定了以下的解决方案，并及时进行了处理。

(1)拆定子鼻端绝缘，气焊拆上下层连接股线。由于损坏的是下层线棒水盒，并且根据分析讨论，需拆除机组全部定子绕组及端部结构件。 (2)退定子槽楔、拆上层线棒。

(3)拆除定子槽部层间适形材料、拆下层线棒。

(4)定子线棒清理、修复、试验。更换烧毁的水电连接盒并检查全部发电机线棒，对所有线棒进行耐压试验(执行标准JB/T 6204—2002)与绕组冷态直流电阻值测试试验，经检验合格的线棒可以继续使用。

(5)回装定子下层线棒，端部绑扎，并预装层间适形胀管。 (6)回装定子上层线棒，端部绑扎，并完成相间绑扎。 (7)完成定子端部鞍块、拉紧楔等端部结构件的安装配做。

(8)定子端部充胶加热，固化冷却。

(9)安装定子线棒鼻端连接股线，焊鼻端连接股线及探伤。

(10)安装定子端部绝缘引水管，进行定子水路水压试验(执行标准JB/T 6228—2005)及热水流试验。 (11)定子鼻端包绝缘。

(12)定子端部安装绑环及内撑环。 (13)定子槽部打槽楔。 (14)定子铁损试验、验收试验。 (15)定子端部清理喷漆。

经过及时处理，解决了电机定子接地故障。

定子线棒位于磁场中，要受到磁场力的作用，电力系统短路时，定子线棒中通过很大的短路电流，受到巨大的电动力作用，如果机械强度不够，将使定子线棒变形或损坏[3]。发生对称三相短路时，作用于每相母线上的电动力大小是由该相母线的电流与其它两相电流的相互作用力所决定的。在校验母线动稳定时，用可能出现的最大电动力作为校验的依据。经过证明，B相所受的电动力最大，比A相、C相大7%，由于电动力的最大瞬时值与短路冲击电流有关，故最大电动力用冲击电流表示，则B相所受到的电动力为(理式)

式中，Fzd—三相短路时的最大电动力，N；L—母线绝缘子跨距，m；a—相间距离，m；ich—三相短路冲击电流(一般高压回路内短路时，ich=2.55I″)。 直接由大容量发电机供电的母线短路时，ich=2.7I″。

而发生故障的正是B相绕组，在同一地点两相短路时最大电动力比三相短路小，所以，可采用三相短路来校验修理后的发电机动稳定性能。

结合本台汽轮发电机接地故障，本文介绍了发电机定子接地实例抢修方案和处理，总结思路如下。

(1)发电机发生定子接地故障后，需要对定子进行全面检查； (2)根据定子接地故障发生时DCS所记录的各种数据进行全面分析； (3)制定切实可行的施工方案，尤其是修理之后的电气试验要严格控制； (4)通过必要的计算分析发电机定子接地后可能产生的一切损伤并妥善处理。

【相关文献】

[1] 汪耕,李希明.大型汽轮发电机设计、制造与运行[M].上海：上海科学技术出版社，2000. [2] 徐灏.机械设计手册2版[M].北京：机械工业出版社，1996. [3] 汤蕴璆.电机学2版[M].北京：机械工业出版社，2005.

[4] 胡建波，徐福娣.汽轮发电机定子绕组端部振动模态分析[J]. 2002ANSYS年会论文集，2002:838-844.