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某廠發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)動(dòng)作原因分析與解決措施

  摘要:本文從某廠發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子多次出現(xiàn)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地進(jìn)行分析,并借助信號(hào)監(jiān)測(cè)儀,查出轉(zhuǎn)子接地信號(hào)是誤發(fā),并查明原因最后故障消除。并提出了一些針對(duì)性的解決措施,旨在進(jìn)一步提高發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)裝置的安全性能。 
  關(guān)鍵詞:發(fā)電機(jī) 轉(zhuǎn)子接地保護(hù) 解決措施 
  引言 
  一、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)的原理 
  發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組高速旋轉(zhuǎn)極易發(fā)生一點(diǎn)接地故障。發(fā)生一點(diǎn)接地后,對(duì)地尚未形成回路,其接地點(diǎn)并無電流通過,不影響磁路的對(duì)稱及無功功率的輸出,對(duì)發(fā)電機(jī)本身并不造成危害,機(jī)組可繼續(xù)運(yùn)行。但是當(dāng)勵(lì)磁回路發(fā)生一點(diǎn)接地后,故障未能及時(shí)處理,則很可能會(huì)使轉(zhuǎn)子繞組絕緣薄弱點(diǎn)絕緣擊穿而發(fā)生另一點(diǎn)接地,兩點(diǎn)接地后構(gòu)成短路電流通路,可能燒壞轉(zhuǎn)子繞組和鐵芯,且由于部分勵(lì)磁繞組被短接,破壞了氣隙磁場(chǎng)的對(duì)稱性,引起機(jī)組劇烈振動(dòng),無功出力降低。因此,發(fā)電機(jī)必須裝設(shè)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù),以便在未發(fā)展成兩點(diǎn)接地故障時(shí)及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào),防止事故進(jìn)一步擴(kuò)大。 轉(zhuǎn)子的某一部分的絕緣體發(fā)生損壞進(jìn)而導(dǎo)致接地故障等等。能對(duì)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行造成嚴(yán)重危害的并不是一點(diǎn)接地故障,而是由一點(diǎn)接地引發(fā)的二點(diǎn)接地故障。轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地的情況一旦出現(xiàn),就會(huì)出現(xiàn)瞬時(shí)電流過大,燒壞發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和磁力回路。在這種情況下,很可能會(huì)出現(xiàn)磁勵(lì)繞組短接的現(xiàn)象,打破氣隙磁通原有的平衡狀態(tài),最終導(dǎo)致軸系和汽機(jī)發(fā)生震動(dòng)或者磁化。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)的設(shè)置能夠有效避免上述現(xiàn)象的發(fā)生,對(duì)于保護(hù)發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行是很有必要的。 
  發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)按照運(yùn)行原理的不同可以分為有很多種,每一種都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)。一、平衡電橋式原理。該種類型的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)的運(yùn)行原理較為簡單,但是其本身存在一個(gè)重大的缺陷,就是很容易出現(xiàn)動(dòng)作死區(qū),這也是大型發(fā)電機(jī)組不采用該原理進(jìn)行轉(zhuǎn)子保護(hù)的原因;二、疊加直流電壓式原理。該原理的轉(zhuǎn)子保護(hù)有效避免了動(dòng)作死區(qū)的出現(xiàn),但是對(duì)不同的發(fā)電機(jī)其兩點(diǎn)接地保護(hù)的靈敏度會(huì)有所不同;三、對(duì)地導(dǎo)納原理。對(duì)地導(dǎo)納的各點(diǎn)保護(hù)靈敏度基本上是一致的,彌補(bǔ)了疊加直流電壓的缺陷,而且導(dǎo)納的測(cè)量與勵(lì)磁回路的對(duì)地電容不直接相關(guān)。只有當(dāng)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)金屬性短路的故障時(shí),才會(huì)觸發(fā)保護(hù)拒動(dòng)。還有一個(gè)特殊情況也會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)保護(hù)拒動(dòng),那就是電子回路的電抗性以及電容溫度出現(xiàn)波動(dòng),但這種情況較少發(fā)生;四、集成電路三分支電流原理。該保護(hù)機(jī)制正常運(yùn)行的前提是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子必須存在一定的壓力,一旦出現(xiàn)轉(zhuǎn)子壓力為零的情況,該保護(hù)就會(huì)干擾電子電路;五、乒乓式保護(hù)原理。二、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)出現(xiàn)故障的原因分析 
  用500V搖表測(cè)量轉(zhuǎn)子繞組絕緣電阻為0.13M Ω且穩(wěn)定。在拆開繞組端部 N 極兩個(gè)導(dǎo)電螺釘時(shí)發(fā)現(xiàn):N1(內(nèi)側(cè)螺釘)上部絕緣帽內(nèi)表面有油跡。根據(jù)日本專家解釋為:本次轉(zhuǎn)子絕緣劣化的原因是由于繞組端部導(dǎo)電螺釘絕緣筒處有油污。油的來源是設(shè)備在廠內(nèi)組裝時(shí)涂在螺紋上的蓖麻油過多,由于離心力的作用集于絕緣筒及絕緣墊結(jié)合面。但僅存在蓖麻油不會(huì)使絕緣降低,油污染的原因是絕緣根部未清理干凈或存有殘留異物,也可能在運(yùn)行中產(chǎn)生氮的氧化物,處理復(fù)裝后正常。 
  第五次保護(hù)動(dòng)作情況與第四次現(xiàn)象基本相同。檢查雖未發(fā)現(xiàn)明顯的絕緣損壞之處,但在檢查過程中有絕緣較低現(xiàn)象,同時(shí)在導(dǎo)電桿N2導(dǎo)電螺孔與絕緣套筒的交接面及內(nèi)孔壁上,發(fā)現(xiàn)有樹枝狀放電痕跡,轉(zhuǎn)子接地保護(hù)第五次動(dòng)作也是正確的。 
  經(jīng)調(diào)查分析,保護(hù)動(dòng)作的時(shí)間大都發(fā)生在機(jī)組調(diào)整負(fù)荷的時(shí)間,懷疑負(fù)荷調(diào)整對(duì)該保護(hù)有影響。為弄清轉(zhuǎn)子接地保護(hù)動(dòng)作的真正原因,將與保護(hù)動(dòng)作有關(guān)的信號(hào)全部引至波形記錄分析儀。 
  引起干擾的原因系電纜布局不合理,強(qiáng)、弱電電纜相距太近且有部分電纜屏蔽不好,干擾信號(hào)有兩種:一次及二次,首先將二次電纜干擾排除,現(xiàn)二次電纜已更換,保護(hù)測(cè)量信號(hào)比以前有所好轉(zhuǎn)。 
  將電纜全部更換為新的屏蔽電纜,合理排放后,經(jīng)檢測(cè)干擾信號(hào)明顯減少,轉(zhuǎn)子接地信號(hào)從此沒有再發(fā)。通過檢查處理,既消除了轉(zhuǎn)子本身絕緣不好的重大缺陷,也從根本上找到并解決了引起保護(hù)誤動(dòng)的原 
  因。 
  結(jié)語 
  總之,由于大型發(fā)電機(jī)組的有效材料利用率高,造價(jià)昂貴,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,一旦發(fā)生故障且遭到破壞,其檢修難度大,檢修時(shí)間長,會(huì)造成很大的經(jīng)濟(jì)損失,因此,大機(jī)組的保護(hù)配置一定要完善、合理。同時(shí)必須進(jìn)一步從技術(shù)管理上做好工作,才能使這些極其重要的保護(hù)真正起到應(yīng)有的作用 
  參考文獻(xiàn) 
  [1] 王炳革;譚偉璞;齊鄭;楊以涵;;小電流接地系統(tǒng)單相接地保護(hù)實(shí)驗(yàn)裝置[A];第二屆全國高校電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)改革研討會(huì)論文集(下冊(cè))[C];2004年