论发电机常见接地保护的方式及问题
摘要：针对大型发电机采用100%注入式定子接地保护和定子接地保护的原理进行介绍，并对两种方式检测、安装及整定时应注意事项及易出现的问题进行了分析。
关键词：大型发电机；注入式；定子接地保护；安装及整定
1引言
近年来，我国火力发电事业的迅猛发展，装机容量的逐步提高，越来越多的火力发电设备单机容量逐步增大，发电机定子绕组对地电容也相应提高。
目前很多发电机大都采用变压器电阻接地方式（又称高阻接地方式），并装设注入式定子单相接地保护。通过实验证明，这种保护的灵敏度与发电机的工况无关，与接地位置无关，更具优势的是还可以检测接地过渡电阻逐渐降低（绝缘渐变而不是突变）的接地故障。
另外很多电厂采用配备了大量微机发变组保护。运行情况来看，发变组保护经常动作，其中发电机定子接地保护是动作次数较多的保护。在这些微机发变组保护中，定子接地保护原理基本上是采用基波零序电压和三次谐波电压构成100%的定子接地保护。
2注入式定子接地保护原理
发电机在正常情况下，外加电源注入到接地变压器一次侧，生成电容性电流。当定子绕组出现一点接地，注入电压、电流都将发生变化，注入电流将出现电阻性分量。保护装置通过检测接地变压器二次侧的20Hz电压、电流信号，不难得到接地过渡电阻RE的二次值RE，sec；
注意，式中的电压、电流需滤除基波、3次谐波，并进行适当的补偿。
通过判定RE，sec值即可判定是否发生接地故障和接地故障的严重程度。实际应用时有高低2个定值，高定值用于延时报警，低定值用于延时跳阐。
3定子接地保护的原理
现在微机保护中定子接地保护原理一般都是由基波零序电压和利用三次谐波电压构成100%的定子接地保护。零序电压取自发电机中性点TV二次值，也可从消弧线圈的副边取得。正常运行时，不平衡电压有基波和三次谐波，其中以三次谐波为主。
3.1基波零序电压所构成的85%～95%的单相接地保护
论大型发电机定子铁心常见故障及处理措施 发表时间：2016-05-23T11:59:01.650Z 来源：《电力设备》2016年第2期作者：巩宇 [导读] （哈尔滨电机厂有限责任公司黑龙江哈尔滨 150040）定子铁心是组成发电机基本和主要的部件之一，起着构成电机工作磁路和固定定子绕组的重要作用。 （哈尔滨电机厂有限责任公司黑龙江哈尔滨 150040） 摘要：定子铁心是组成发电机基本和主要的部件之一，起着构成电机工作磁路和固定定子绕组的重要作用。发动机在运行多年后，由于种种原因，定子铁心的压紧力会逐渐减小，甚至发生松动。它的产生给发电机的安全运行带来隐患，有的甚至造成了机组被迫停运。而这种情况一旦出现，不但会造成严重的经济损失，还会影响发动机的寿命。因此，有必要对此问题进行探讨和重视。现代大型汽轮发电机更注重选用有方向或无方向性的优质冷轧硅钢片，以降低铁心损耗，提高发电机效率。本文主要探讨大型发电机定子铁心常见故障及处理措施。 关键词：发电机；定子铁心；故障 发电机在人们生活中占到很大的比重，维护发电机的正常运转，对于维护正常的经济生活非常重要。而定子铁心的相关问题在发动机故障中经常出现，影响到发电机定子铁心的因素很复杂，定子铁心常见故障一般分为定子铁心与机座的振动异常、定子铁心压装变松等多种。对于这些故障，在机组进行修整期间，应该使用探测仪对定子铁心进行以下检查，密切关注相关部位振动值和噪声、齿部和轭部、铁损试验。为了获得要求的磁、电特性和机械强度，减少磁滞和涡流损耗，定子铁心选择了磁导率高、损耗小，能达到一定工艺要求。 1 大型发电机定子铁心常见的故障 1.1 定子铁心与机座的振动异常 发电机运行后，轴系、定子铁心及机座的振动是不可避免的。采用端盖式轴承的发电机，定子铁心及机座的振源来自两方面：一是来自转子传来的机械振动；二是电机电磁场产生的电磁振动。由于转子的平衡精度不可能达到理想程度，转子旋转后，由于质量不平衡引起的振动通过轴承和端盖传到定子机座，产生工频（50Hz）振动；而由于转子磁极（大齿）与小齿呈现的相互垂直的刚度的差异，则对定子产生二倍工频（100Hz）的振动[1]。由电机电磁场产生的电磁振动力为：（1）因定子铁心有交变磁通通过所产生的交变电动力导致的工频振动。在铁心未压紧或铁心局部过热时即产生强烈的振动和噪声。（2）旋转的转子加励磁后，相当于旋转的电磁铁，对定子铁心产生使其变形的磁拉力，由此产生二倍频振动力，即椭圆振动--这也是定子铁心振动的主要振源。发电机带负载后将使铁心的倍频振动力加强，且由于定子端部漏磁场的轴向分量影响产生轴向的倍频振动力。当发电机发生三相短路时，将使定子铁心的椭圆振动与形加剧。两相短路时，定子铁心还会发生扭转振动。为将这些危害发电机安全运行的振动减至最小，除在设计和制造工艺方面提高定子铁心的刚度和弹性模量，使其固有频率避开工频和二倍频外，对大型汽轮发电机的定子铁心还采用弹性固定的办法即弹性定位筋或弹簧板隔振结构固定在定子机座上，以减小铁心振动直接传至机座上。 1.2 定子铁心压装变松 国产及进口200MW及以上容量的大型汽轮发电机曾多次发生过定子铁心硅钢片压装变松故障，轻微者仅对松弛部位加塞涂绝缘漆的硅钢片等塞紧，或扭紧定位筋及穿心螺母进行局部处理；严重者则需将定子绕组全部抬出，相关的紧固件全部拆除，以更换已损坏的整段铁心，对铁心进行整体压装，造成极大损失。从历次对铁心松弛故障原因分析的结果来看，老旧机组大多因为运行年久，在交变电磁振动力及铁心自身重力的影响下，破坏了铁心叠片间绝缘漆膜形成的阻滞力，导致铁心叠片变松，片间绝缘被破坏，形成片间短路和局部过热。新投入的发电机定子铁心叠片变松的原因则是多方面的。 2 大型发电机定子铁心常见故障及处理措施 排除接地故障时，应认真观察绕组的损坏情况，除了由于绝缘老化、机械强度降低造成绕组接地故障，需要更换绕组外，若绕组绝缘尚好，仅个别绕组接地，只需局部修复。（1）槽口部位接地。如果查明接地点在槽口或槽底线圈出口处，且只有一根导线绝缘损坏，可把绕组加热至130℃左右使绝缘软化后，用划线板或竹板撬开接地点处的槽绝缘。把接地处烧焦的绝缘清理干净，插入适当大小的新绝缘纸板，再用绝缘电阻表测量绝缘电阻。绕组绝缘恢复后，趁热在修补处涂上白干绝缘清漆即可。若接地点有两根以上导线绝缘损伤，应将槽绝缘和导线绝缘同时修补好，避免引起匝间短路。（2）双层绕组上层边槽内部接地。先把绕组加热到130℃左右使绝缘软化，取出接地线圈上的槽楔，再把接地线圈的上层边起出槽口清理损伤的槽绝缘，并用新绝缘纸板把损坏的槽绝缘处垫好。同时检查接地点有无匝间绝缘损伤，然后把上层边再嵌入槽内，折合槽绝缘，打入槽楔并做好绝缘处理。在打入槽楔前，应用绝缘电阻表测量故障绕组的绝缘电阻，使绝缘电阻恢复正常。对于双层绕组下层边槽内部对地击穿，可采用局部换线法和穿线修复法进行修复。（3）若接地点在端部槽口附近，损伤不严重，在导线与铁心之间垫好绝缘后，涂刷绝缘清漆即可。（4）若接地点在槽的里边，可轻轻抽出槽楔，用划线板和线匝一根一根地取出，直到取出故障导线为止，用绝缘带将绝缘损坏处包好，再把导线仔细嵌回线槽。（5）绕组受潮引起接地的应先进行烘干，当冷却到60～70℃左右时，浇上绝缘漆后再烘干。（6）若由于铁心凸出，划破绝缘，应将凸出的硅钢片敲下，在绝缘破损处重新包好绝缘。 定子铁心故障探测仪的应用。发电机定子铁心故障检查试验的目的是查找运行时的过热点隐患，防止扩大为发电机事故。上节提到的铁心试验方法是传统的试验方法，是通过临时安装的励磁绕组，在定子铁心上产生周向环绕磁通，试验时要抽出转子，大型发电机通常要用承载约300A电流的电缆，穿过定子内膛至定子机壳外部绕若干匝。对于500MW的发电机，要在铁心中产生的磁通密度达到发电机额定工作磁密的80%，大约需要3MVA的试验电源。试验时用红外热像仪测量定子内膛铁心表面的温度分布查找铁心故障点，以确定铁心表面的局部缺陷。这一电压是由穿过ABCD回路的磁通感应产生的，随着该回路尺寸的不同，电压数值可能达到几十甚至几百伏，后者是指轴向通风的发电机，在这些发电机中温度计导线沿着槽由定子端部引出。显然，这个电阻温度计对汽轮发电机机壳的任意第二点短路，都会形成电流回路。假如，定子机壳的E点是第二个短路点，在ABC-DE回路中就有电流，电流数值与回路电阻及短路点之间的感应电压数值有关。通常，电阻温度计的引线沿槽布设，从临近的铁心段间的径向通风沟引出。如运行经验指出，由于AB-CDE的面积小，故回路的感应电势和感应电流也小，未曾发现铁心损坏。具有轴向通风系统的汽轮发电机，当电阻温度计本身或它的引线绝缘损坏时，可能损坏有效铁
6.发电机常见故障及处理方法 6.1 发电机不发电或电压<100V 故障原因诊断分析： 1. 发电机运转至正常转速后电压为0，一般发生于长时间停用的发电机组，大多是发电机缺少剩磁造成的。在静止状态下用6V～12V蓄电池接在励磁绕组接线端子F1、F2上，F1接电源的正极，F2接电源的负极，短时间接通一下电源即可。 2. 若充磁后电压不能恢复，说明电机绕组存在短路故障，具体测量可用直流电阻电桥测量电机绕组的直流电阻。 3. 充磁后，如果试验空载电压恢复正常，但是，带载后电压下降厉害，应重点检查静止整流模块、旋转整流模块、电流互感器、整流变压器。 4. 如果U≠0 ，在30V～50V左右，进行它励试验，若电压不能恢复正常，应检查旋转整流模块是否损坏，励磁机绕组、主机绕组是否存在短路、断路。 5. 若进行它励试验时正常，一般故障出现在励磁系统，重点检查静止整流模块 V4、电流互感器T1、T2、T3，电抗器L1、整流变压器T6，检查绕组有无断路，插套有无松动，静止整流模块是否损坏。
6.2 发电机有电压，但电压在300多伏 故障原因诊断分析： 1. 发电机的电压调整范围一般为360V～440V，电压整定电位器调整至最大时，发电机电压应440V左右。若调整无效，电压保持在360V左右，可能是电压整定电位器阻值为零或电压整定电位器至AVR板上X2插头的1、3端子的两根线出现短路。应检查电压整定电位器是否完好，可用万用表测量电位器的直流电阻，阻值应在0～4.7kΩ内均匀变化。或者检查电位器是否接入AVR板。 2. 如检查电压整定电位器完好，检测弯板上的可控硅是否损坏，可控硅损坏严重（完全导通）可能导致分流电阻完全分流且分出电流大小不可调，从而使励磁电流较小，发电机电压始终处于低压状态。 3. 如果发电机电压在350以下，最大可能性是三块旋转整流模块中有一块出现故障，导致励磁机转子三相电流只有两相通过整流供给主机转子。 4.电抗器气隙太小,可适当加大电抗器气隙。
发电机转子接地保护 正常运行时，发电机转子电压（直流电压）仅有几百伏，且转子绕组及励磁系统对地是绝缘的。因此，当转子绕组或励磁回路发生一点接地时，不会构成对发电机的危害。但是，当发电机转子绕组出现不同位置的两点接地或匝间短路时，很大的短路电流可能烧伤转子本体；另外，由于部分转子绕组被短路，使气隙磁场不均匀或发生畸变，从而使电磁转矩不均匀并造成发电机振动，损坏发电机。 为确保发电机组的安全运行，当发电机转子绕组或励磁回路发生一点接地后，应立即发出信号，告知运行人员进行处理；若发生两点接地时，应立即切除发电机。因此，对发电机组装设转子一点接地保护和转子两点接地保护是非常必要的。 规程规定，对于汽轮发电机，在励磁回路出现一点接地后，可以继续运行一定时间（但必须投入转子两点接地保护）；而对于水轮发电机，在发现转子一点接地后，应立即安排停机。因此，水轮发电机一般不设置转子两点接地保护。 一发电机转子一接地保护 1 转子一点接地保护的类别 转子一点接地保护的种类较多，主要有叠加直流式、乒乓式及测量转子绕组对地导纳式（实质是叠加交流式）。目前，在国内叠加直流式转子一点接地保护及乒乓式转子一点接地保护得到了广泛应用。 2 叠加直流式转子一点接地保护 （1）构成原理 叠加直流式转子一点接地保护的构成原理是：在发电机转子绕组的一极（正极或负极）对大轴之间，加一个直流电压，通过计算直流电压的输出电流，来测量转子绕组或励磁回路的对地绝缘。其构成原理框图如图43所示。 U = 图43 叠加直流式转子一点保护原理图 在图42中： U－外加直流电压； = I－计算及测量元件； p R－转子接地电阻。 正常工况下，发电机转子绕组或励磁回路不接地，外加直流电压不会产生电流；当转子绕组或励磁回路中发生一点接地时（设接地电阻为R），则外加直流电压通过部分转子绕组、接地电阻、发电机大轴构成回路，产生电流 i。接地电阻越小，p i越大；反之亦反。 p 测量计算装置根据电流 i的大小，便可计算出接地电阻值。 p
发电机注入式转子一点接地保护 一、保护原理 保护采用注入直流电源原理，直流电源由装置自产。因此，在发电机运行及不运行时，均可监视发电机励磁回路的对地绝缘。该保护动作灵敏、无死区。 考虑到双套化配置方案中，转子接地保护由于保护原理的要求不能双套化，否则会相互影响导致测量失误。如采用一套运行一套备用方式，需要时应可靠安全地带电切换。 要说明的是：对于励磁系统是可控硅整流系统时，由于励磁电压中有较高的谐波分量（例如ABB 公司生产的励磁装置，运行时产生的6次谐波、12次谐波电压远大于直流分量电压），可能影响转子一点接地保护的测量精度。 保护的输入端与转子负极及大轴连接。保护有两段出口供选用。 其保护逻辑如图一； 大负号 号 单元件横差加延时及投入转子两点接地保护机 图一 转子一点接地保护逻辑框图 二、一般信息 2.3出口跳闸定义（方式） 注：对应的保护压板插入，保护动作时发信并出口跳闸；对应的保护压板拔掉，保护动作时 只发信，不出口跳闸。
2.5 2.6投入保护 开启液晶屏的背光电源，在人机界面的主画面中观察此保护是否已投入。（注：该保护投入时其运行指示灯是亮的。）如果该保护的运行指示灯是暗的，在“投退保护”的子画面点击投入该保护。 2.7参数监视 点击进入发电机转子接地保护监视界面，可监视保护整定值，开/合电流，接地电阻计算值等信息。 三、保护动作整定值测试 3.1 动作值校正曲线的测定 在保护装置端子排接转子电压负极端子与接大轴的端子之间接一电阻箱，使电阻箱的电阻分别为5KΩ、10 KΩ，观察并记录界面上显示的测量电阻值。要求：显示电阻值清晰稳定，显示电阻与外加电阻之差应小于10%。 模范现场运行工况，接入专用转子一点接地测试装置，在此模拟测试装置的正极和负极之间加入一直流电压，设置接地电阻0KΩ、5KΩ、10 KΩ，设置接地方式负极接地、正极接地，观察界面显示的测量电阻值，要求：显示电阻值清晰稳定，显示电阻与外加电阻之差应小于10%。 如果测量精度不满足，需检查调整硬件，重新测试。 电阻小于整定值时，保护动作，记录动作电阻。 注：该保护在现场接入后需重新测试。在整定值那点，利用漏电流补偿，可以调整测量电阻的精度。 3.2动作时间定值测试 注：一点接地保护时间整定误差为±1秒 保护逻辑是否正确（打“√”表示）：正确□错误□ 保护出口方式是否正确（打“√”表示）：正确□错误□ 保护信号方式是否正确（打“√”表示）：正确□错误□
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/f119014723.html, 发电机定子接地故障排查 作者：贾鹏 来源：《科技与创新》2015年第09期 摘要：阐述了发电机出口离相式封闭母线受潮，使得发电机组定子接地跳闸的情况，并 分析了具体的处理过程和防范措施。 关键词：定子接地故障；绝缘子；封闭母线；驱潮工作 中图分类号：TM31 文献标识码：A DOI：10.15913/https://www.doczj.com/doc/f119014723.html,ki.kjycx.2015.09.144 1 事故概述 某电厂2×300 MW发电机组采用哈尔滨电机厂生产制造的QFSN-300-2型水氢氢发电机，机端额定电压为20 kV，中性点经消弧线圈接地。发电机保护采用的是南京国电南自凌伊电力自动化有限公司生产的DGT-801A保护装置，定子接地保护采用的是基于稳态基波零序电压和三次谐波原理构成的100%保护。 该厂#1机组在负荷为226 MW的情况下运行时，发电机突然跳闸解列，汽机跳闸，锅炉 灭火，监控画面首出“发电机保护动作”，就地检查保护屏，发出了“发电机定子3U0定子接地”报警，而双套保护均动作，发出信号为发电机“定子接地”保护动作。下面，结合此次发电机定子接地故障的实际情况，简单分析了大型发电机定子接地故障的排查。 2 事故处理过程 2.1 二次系统检查 跳机后，应先全面检查保护装置，2套发电机保护装置A柜、B柜的“定子接地”保护均动作，基波3UO发跳闸信号，3次谐波3 W发报警信号，查看保护定值零序电压为8 V，延时4 s动作。查看故障录波图，发电机机端电流A，B，C三相峰值分别为3.28 A、3.30 A、3.26 A，发电机机端电压A，B，C三相峰值分别为86.979 V、80.182 V和74.518 V，C相电压下降得较快。发电机“定子接地”保护动作时，发电机机端零序电压2套保护动作值分别为8.643 9 V、8.647 4 V和8.668 8 V、8.665 2 V，零序电压达到8.6 V保护动作。对发电机出口PT一次侧做加压试验，保护屏电压显示正确，PT二次回路绝缘测试合格，基本排除了保护误动的可能。但是，这些故障数据并不能确定是发电机内部故障还是外部故障。 2.2 一次系统检查 初步检查发电机非电气系统，未发现发电机有积水、漏氢、漏油等情况，且系统工作正常。定子冷却水电导率化验合格，在发电机本体、励磁变、出线离相封母、出口PT、中性点
利用三次谐波电压构成的100%发电机定子接地保护的工作原理？ 由于发电机气隙磁通密度的非正旋分布和铁芯饱和的影响，其定子中的感应电动势除基波外，还含有三、五、七次等高次谐波。因为三次谐波具有零序分量的性质，在线电动势中它们虽然不存在，但在相电动势中亦然存在，设以E3表示之。 为便于分析，假定： （1）把发电机每相绕组对地电容CG分成相等的两部分，每部CG/2分等效地分别集中在发电机的中性点N和机端S。 （2）将发电机端部引出线、升压变压器、厂用变压器以及电压互感器等设备的每相对地电容CS 也等效的集中放在机端。 根据理论分析，在上述加设条件下，可得出下列结论： （1）当发电机中性点绝缘时，发电机在正常运行情况下，机端S和中性点N处三次谐波电压之比为 US3/UN3=CG/(CG+2CS)＜1 （2）当发电机中性点经消弧线圈接地时，若基波电容电流被完全补偿，发电机在正常运行情况下，机端S和中性点N处三次谐波电压之比为 US3/UN3=(7CG-2CS)/9(CG+2CS)＜1 （3）不论发电机中性点是否接有消弧线圈，当在距发电机中性点α（中性点到故障点的匝数占每相分支总匝数的百分比）处发生定子绕组金属性单相接地时，中性点N和机端S处的三次处的三次谐波电压恒为 UN3=αE3 US3=(1-α)E3 如图所示： 从上图中可以看出，UN3=f(α)、US3=f(α)皆为线性关系，它们相交于α＝0.5处；当发电机中性点接地时，α＝0，UN3=0，US3=E3； 当机端接地时，α=1,UN3=E3，US3=0； 当α＜O.5时，恒有US3＞UN3； 当α＞O.5时，恒有 UN3＞US3。 综上所述，用US3作为动作量，UN3作为制动量构成发电机定子绕组单相接地保护，且当US3＞
汽油机点火不着的原因具体有哪些方面? 汽油机要实现正常启动，必须具备三个条件:一、配气系统正常;二、供油系统正常;三、点火系统正常;这三个条件缺一不可。分析发动机不能启动故障，就从这三个方面进行逐一排查，定能事半功倍。当然在判断正常与非正常时，需要有一定经验积淀。工作过程中，发动机自行熄火后，不能启动。检查步骤是:1、握住起动手柄，慢慢拉转轴，感受压缩行程时的阻碍力，若阻力大则汽缸压缩力正常，初定配气系统正常，2、拆下火花塞后，重新装入火花塞冒中，并使火花塞搭铁，打开，迅速拉动起动手柄，观察火花塞跳火(俗称跳火试验)情况，若火花正常，则初定点火系统正常。问题可能出现在燃油供给系统，燃油供给系统故障有二种情况:其一:油流不畅或无油。主要原因有:①、油箱中无油;②、油箱盖小孔堵塞;③、油箱底部滤网堵塞;④、化油器开关油道堵塞;⑤、浮子室卡滞;⑥、主量孔堵塞。其二:油流通畅。主要原因有:①、燃油中有水;②、气缸内燃油过多;③、混合汽通道漏气。需要特别提醒的是，搁置较长时间的起动时，除作上述检查外，还要注意检查开关位置和风门的开度，以及燃油质量问题。安装有机油传感器的发动机首先检查箱内机油是否足够，传感器是否搭铁或损坏。若燃油供给系正常，气缸压缩正常，则故障在点火系。故障原因有:①、电极度脏污、积炭;②、火花塞绝缘体损坏;③、火花塞间隙不对;④、高压线漏电;⑤、火花塞损坏;⑥、点火线圈损坏;⑦、不够。点火系故障判断方法是:做火花塞跳火试验，观察有无火花或火花强弱，若无火花，拆下火花塞冒，用高压线直接跳火试验，若火花正常，故障在火花塞及火花塞冒。再将火花塞放置机体上，用高压线接触火花塞尾部进行跳火试验，若跳火正常，则火花塞冒损坏;若跳火微弱，或不跳火，则火花塞可能:①、火花塞积炭;②、火花塞电极间隙过大或过小;③、火花塞绝缘损坏;若高压线无电火花，断开点火器与点火开关的联接线，再作跳火试验，若跳火正常，则点火开关搭铁，清除搭铁点即可正常启动。若仍不跳火，可拆点火器上的熄火搭铁线，再跳火试验，若跳火正常，则熄火搭铁线有搭铁现象;若跳火微弱或不跳火则点火器损坏或磁场变弱。若燃油供给正常，点火系正常。则故障在配气系统。配气系统故障有两种现象:其一，气缸无压缩拉动曲轴无转动阻力。压缩过程漏气，可能产生的原因有:①、汽门密封不严漏气;②、气门发卡;③、汽缸垫损坏;④、气缸头螺丝松动;⑤、花塞松动;⑥、活塞环焦结;⑦、活塞环磨损;⑧、磨损;⑨、活塞磨损;⑩、过小或无间隙。其二，压缩正常。可能产生的原因有:①、启动负荷大，启动转速不够;②、进气或排气门推杆脱出;③进排气道堵塞;④、气门间隙过大。还应注意别人拆装过曲轴箱盖的发动机，应检查配气正时，确保万无一失。自行熄火的发动机，当检查确认配气正时、压缩良好、无进排气堵塞。然油供给正常，化油器雾化可靠。火共塞跳火也正常，但仍不能启动时，这时唯一应检查的部位是--飞轮键，若飞轮键被剪切就会使飞轮与曲轴正常装配位置发生改变，使飞轮上的相对曲轴的定位发生改变，最终造成点火不正时，故发动机不能启动，这一故障须拆卸飞轮才能检查。本人在工作中遇到二例。发动机工作中自行熄火，手拉起动盘不能
柴油发电机常见问题及解决措施 人类的生活越来越离不开电力支持，随着科技进步，出现了越来越多的供电方式。按其能量来源大致分为核能发电、水力势能发电、火力发电、风力发电和太阳能发电。在大型发电站的支持下，城市才能正常运作。但是城市对电的供应需求也越来越大，尤其是在夏季，用电高峰期经常会出现供电不足的现象。而医院、政府机关等单位一旦断电将产生极大的负面后果。除此之外，断电对大型企业会造成非常大的经济损失。所以现在越来越多的单位都拥有自己的备用电源。作为最常用的备用电力设备，柴油发电机组的维护和运行问题逐渐得到人们的重视。本文就多年使用柴油发电机设备的经验，对其进行维护、故障诊断及管理进行阐述。 柴油发电机组共有六大系统，分别是机油润滑系统、燃油系统、控制保护系统、冷却散热系统、排气系统和起动系统。其中问题主要集中在启动系统、冷却系统和燃油系统。 一、启动系统问题 由于柴油发电机是一般情况下是备用电源，因此柴油发电机常处于待机状态，运行状态较短暂。但正是由于是应急电源，其应急启动能力尤为关键，这就要求启动系统不能有问题。而启动的关键在于蓄电池，蓄电池是发动机启动时的唯一电源，对蓄电池要进行悉心的维护。要让蓄电池达到额定电压，就要求在平时对蓄电池的电压进行监控，对蓄电池进行充电时，到达额定电压后停止充电，若电压低于额定电压则自动进行充电。这需要带蓄电池电压监控功能的自动充电设备。 维护保养蓄电池要关注蓄电池内部成分比例，如果内部水、酸损失没有得到及时补充，或电解液量达不到规定液面高度，就会使蓄电池的性能大幅降低。若补充电解液时过量，则多于的电解液易腐蚀接线柱，处理的方法是打磨掉腐蚀，重新加固螺丝，以降低电阻。
发电机常见故障原因及对策分析 [摘要]近年来，随着我国社会经济的快速发展，科技技术、自动化技术等都有了进一步的发展。目前，发电机广泛应用于各行各业，若发电机出现故障，将严重影响着企业的正常运营，甚至给企业带来巨大的经济损失与社会损失。文中就常见的发电机故障展开分析，重点探讨其故障原因，针对其原因所在，有针对性的提出了相应的解决对策，避免发电机事故的发生。 [关键词]发电机常见故障故障原因对策 作为大型动力设备的发电机，不仅具备体积小的优点，而且具有功率大、转速高、运行平稳、安全性高的优势。但其运行过程中难免会出现一些故障，如何才能更好的防治、解决发电机运行中的常见故障，这对真正提高发电机的运行效率及运行安全性能具有重要的意义，下面将就此展开分析、论述。 1发电机常见故障及其原因分析 1.1绝缘电阻低于标准或产品技术条件规定的数值 出现绝缘电阻低于标准或产品技术条件规定的数值故障的原因：（1）原动机转速过低；或是由于二极管被击穿。（2）励磁回路中的电阻高于正常规定值；或是励磁电刷偏离中性线。（3）运输、存放、长时间停机或有水滴入电机内使线圈受潮或变形。（4）电机刷压力过小，接触面积过小，使其发生接触不良的现象。 1.2发电机电压过低 出现发电机电压过低的故障原因：（1）原动机转速太低，励磁回路电阻过大。（2）定子绕组或励磁绕组中有短路或接地故障。 1.3发电机电压过高 出现发电机电压过高的故障原因：（1）转速过高，分流电抗器铁心气隙过大。（2）磁场变阻器短路，发电机事故飞车。 1.4发电机线圈损坏故障 （1）一般使用年限较久的发电机极为容易出现线圈损坏的故障，即发电机的线圈绝缘出现局部损坏的现象，或是由于其线圈绝缘被击穿而出现故障。（2）若定子线圈处的绝缘层与绝缘线圈常年受外部环境中的土尘、水泥等颗粒性物质及水和油污等物质浸湿，而且在槽口拐弯部位浸漆的不完全，都容易损坏定子线圈的绝缘层，进而引发电压击穿或接地烧毁等故障，严重影响发电机的对正常及安全运行。（3）此外，在使用发电机的过程中，由于发电机在其运转工作的过程中其轴承会产生一定的磨损，若未定期对其进行必要的检测、维修与保养，当其
发电机定子绕组单相接地保护方案综述 发布: 2009-8-07 09:59 | 作者: slrd8888 | 查看: 882次 1 前言 定子绕组单相接地故障是发电机最常见的一种故障，而目往往是更为严重的绕组内部故障发生的先兆，因此定子接地保护意义重大。目前实际应用中比较成熟的定子接地保护有基波零序电压保护、三次谐波电压保护及二者组合构成的保护，国外的发电机中性点大都是经高阻接地，较多的采用的是外加电源式的保护。近十几年微机保护的飞速发展，为新保护原理的开发提供了强大的硬件平台和广阔的软件空间。其中基于自适应技术、故障分量原理和小波变换的保护比较突出，它们有力地推动了单相接地保护技术的发展。 扩大单元接线的发电机定子接地保护迫切需要具有选择性的保护方案，由于零序方向保护自身的缺陷、基于行波原理的保护在理论和技术上尚不够成熟，因此将小波变换应用到选择性定子接地保护有着重要的意义。 2 定子绕组单相接地保护方案 发电机定子绕组单相接地时有如下特点：内部接地时，流经接地点的电流为发电机所在电压网络对地电容电流的总和，此时故障点零序电压随故障点位置的改变而改变；外部接地故障时，零序电流仅包含发电机本身的对地电容电流。这些故障信息对接地保护非常重要，下面就介绍几种定子接地保护方法。 2.1 零序电流定子接地保护 由单相接地故障特点可知，对直接连在母线上的发电机发生内部单相接地时，外接元件对地电容较大，接地电流增大超过允许值，这就是零序电流接地保护的动作条件。这种保护原理简单，接线容易。但是当发电机中性点附近接地时，接地电流很小，保护将不能动作，因此零序电流保护存在一定的死区。 2.2 基波零序电压定子接地保护
大型汽轮发电机常见故障的检查及状态监测 内容预览 李伟清 东北电力科学研究院，辽宁沈阳 110006 近十几年来，已并网发电的200 MW以上汽轮发电机组大部分能达到额定出力并持续运行，各项技术参数和性能也基本上能满足各种正常或非正常运行方式的要求。据原电力部可靠性中心统计，1991～1995年国产200 MW机组的等效可用率(EAF)由80.54%提高至86.68%；300 MW机组由76.82%提高至81.86%。尽管如此，由于设计及工艺原因，特别是制造工艺和质量检验等存在问题较多，导致发电机各类事故频繁，延续时间长，性质严重，损失巨大；其次，电机的安装、检修质量及运行维护水平也存在诸多问题，常常成为事故发生的诱因。以下论述汽轮发电机运行中常见故障的检查处理方法以及状态监测技术。 1 水内冷定子绕组漏水 国产及引进200～600 MW汽轮发电机采用水氢氢冷却方式的比重很大，定子水内冷绕组渗漏水是一种常见故障，严重者往往导致接地和相间短路事故。这类事故发生的主要原因是设计、工艺及材质等问题。渗漏部位多为空心导线并头套封焊处，聚四氟乙烯绝缘管交叉碰磨处，或因空心铜线材质不好(有砂眼或裂隙)和在运行中断裂等。如渗漏部位系微细裂纹或孔洞，则压力较高的氢气往往渗入水中，并可在定子内冷水箱顶部发现氢气；渗漏部位的裂缝或孔洞较大时，则水渗出与氢渗入并存，极易造成定子接地事故。 多年来，现场一直采用水压试验法来检查线棒漏水，但这种方法对由空心导体金属组织致密性差，而引起的微泄漏现象就显得灵敏度不够，常常无法查出。如某电厂对一台300 MW发电机进行1 MPa、8 h水压试验，未发现漏点，后提高至1.2 MPa，8 h亦未找出漏点，但进行1 MPa
双馈发电机简介及常见故障 一: 双馈电机简介及工作原理 ( 1) 简介: 双馈异步风力发电机( DFIG, Double-Fed Induction Generator) 是一种绕线式感应发电机, 是变速恒频风力发电机组的核心部件, 也是风力发电机组国产化的关键部件之一。该发电机主要由电机本体和冷却系统两大部分组成。电机本体由定子、转子和轴承系统组成, 冷却系统分为水冷、空空冷和空水冷三种结构. 双馈异步发电机的定子绕组直接与电网相连, 转子绕组经过变流器与电网连接, 转子绕组电源的频率、电压、幅值和相位按运行要求由变频器自动调节, 机组能够在不同的转速下实现恒频发电, 满足用电负载和并网的要求。由于采用了交流励磁, 发电机和电力系统构成了"柔性连接", 即能够根据电网电压、电流和发电机的转速来调节励磁电流, 精确的调节发电机输出电压, 使其能满足要求。 ( 2) 工作原理: 双馈感应发电机由定子绕组直连定频三相电网的绕线型感应 发电机和安装在转子绕组上的双向背靠背IGBT电压源变流器组成。 ”双馈”的含义是定子电压由电网提供, 转子电压由变流器提供。该系统允许在限定的大范围内变速运行。经过注入变流器的转子电
流, 变流器对机械频率和电频率之差进行补偿。在正常运行和故障期间, 发电机的运转状态由变流器及其控制器管理。 变流器由两部分组成: 转子侧变流器和电网侧变流器, 它们是彼此独立控制的。电力电子变流器的主要原理是转子侧变流器经过控制转子电流分量控制有功功率和无功功率, 而电网侧变流器控 制直流母线电压并确保变流器运行在统一功率因数( 即零无功功率) 。 功率是馈入转子还是从转子提取取决于传动链的运行条件: 在超同步状态, 功率从转子经过变流器馈入电网; 而在欠同步状态, 功率反方向传送。在两种情况( 超同步和欠同步) 下, 定子都向电网馈电。 ( 3) 优点: 首先, 它能控制无功功率, 并经过独立控制转子励磁电流解耦有功功率和无功功率控制。其次, 双馈感应发电机无需从电网励磁, 而从转子电路中励磁。最后, 它还能产生无功功率, 并能够经过电网侧变流器传送给定子。可是, 电网侧变流器正常工作在单位功率因数, 并不包含风力机与电网的无功功率交换。 二: 电机常见故障及解决办法 1: 电机轴电流电流? 电机的轴－－轴承座－－底座回路中的电流称为轴电流 轴电流产生的原因: ( 1) 磁场不对称;
发电机保护基本原理 发电机可能发生的故障 定子绕组相间短路 定子绕组匝间短路 定子绕组一相绝缘破坏引起的单相接地 励磁回路（转子绕组）接地 励磁回路低励（励磁电流低于静稳极限对应的励磁电流）、失磁 发电机主要的不正常工作状态 过负荷 定子绕组过电流 定子绕组过电压 三相电流不对称 过励磁 逆功率 失步、非全相、断路器出口闪络、误上电等 发电机的主要保护和作用 纵差保护 作用：发电机及其引出线的相间短路保护 规程：1MW以上发电机，应装设纵差保护。对于发电机变压器组：当发电机与变压器间有断路器时，发电机装设单独的纵差保护；当发电机与变压器间没有断路器时，100MW及以下发电机可只装设发电机变压器组公用纵差保护；100MW及以上发电机，除发电机变压器组公用纵差保护还应装设独立纵差保护，对于200MW及以上发电机变压器组亦可装设独立变压器纵差保护。 与发变组差动区别：发变组差动需要考虑厂用分支，要考虑涌流制动、各侧平衡调节。 纵向零序电压 作用：发电机匝间短路（也能反映相间短路）。 规程：50MW以上发电机，当定子绕组为星形接线，中性点只有三个引出端子时，根据用户和制造厂的要求，也可装设专用的匝间短路保护。 定子接地 作用：定子绕组单相接地是发电机最常见的故障，由于发电机中心点不接地或经高阻接地，定子绕组单相接地并不产生大的故障电流。 常用保护方式：基波零序电压（90％）、零序电流、三次谐波零序电压（100％） 定子接地 规程：与母线直接连接的发电机：当单相接地故障电流(不考虑消弧线圈的补偿作用)大于允许值时，应装设有选择性的接地保护装置。保护装置由装于机端的零序电流互感器和电流继电器构成，其动作电流躲过不平衡电流和外部单相接地时发电机稳态电容电流整定，接地保护带时限动作于信号，但当消弧线圈退出运行或由于其它原因，使残余电流大于接地电流允许值时应切换为动作于停机。 发电机变压器组：对100MW以下发电机应装设保护区不小于90%的定子接地保护，对100MW及以上的发电机应装设保护区为100%的定子接地保护。保护装置带时限动作于信号必要时也可动作于停机。 励磁回路接地保护 作用：励磁回路一点接地故障对发电机并未造成危害。但若继而发生两点接地将严重危害发电机安全。 实现方法：采用乒乓式原理。 规程：1MW及以下水轮发电机，对一点接地故障宜装设定期检测装置，1MW以上水轮发电机应装设一点接地保护装置。 100MW以及汽轮发电机，对一点接地故障可采用定期检测，装置对两点接地故障应装设两点接地保护装置。 转子水内冷汽轮发电机和100MW及以上的汽轮发电机，应装设励磁回路一点接地保护装置，并可装设两点接地保护装置，对旋转整流励磁的发电机宜装设一点接地故障定期检测装置。 一点接地保护带时限动作于信号两点接地保护应带时限动作于停机。 失磁保护 作用：为防大型发电机低励(励磁电流低于静稳极限所对应的励磁电流)或失去励磁(励磁电流为零)后，从系统
发电机3W定子接地保护 一、保护原理 保护反应发电机机端和中性点侧三次谐波电压大小和相位，反应发电机中性点向机内20％或100％左右的定子绕组单相接地故障，与发电机3U0定子接地保护联合构成100％的定子接地保护。见图一： 图一发电机定子接地3W保护逻辑 二、一般信息
K1，K2，K3整定方法及试验：开机带负荷整定 2.5投入保护 开启液晶屏的背光电源，在人机界面的主画面中观察此保护是否已投入。（注：该保护投入时其运行指示灯是亮的。）如果该保护的运行指示灯是暗的，在“投退保护”的子画面点击投入该保护。 2.6参数监视 点击进入发电机3W定子接地保护监视界面，可监视保护的整定值、动作量和制动量；待整定动作量和待整定制动量，以及3W保护的自动整定界面。 二、保护动作特性测试 发电机3W定子接地K值整定 附图 ①待发电机并网后，最好带20%～30%的负荷，拔掉3W保护的投退压板；
②中性点先不挂电阻，带20%～30%的负荷，单击“自动计算K1/K2一次”按钮，此时待整 定三次谐波动作量接近于0，点击“设定允许修改定值状态”按钮，改变“禁止修改定值状态”为“允许”，单击“将自动计算K1K2值写入保护装置”按钮，将K1、K2定值写入保护装置； ③带20%～30%的负荷时，在中性点挂上电阻（建议：水电机组1～3K，火电机组3～5K）， 单击K3调整按钮（K3下方的四个按钮分别表示增大、减小、粗调、细调），将“待整定三次谐波动作量”调整略大于“待整定三次谐波制动量”，单击“将自动计算K1K2值写入保护装置”按钮，将K3定值写入保护装置； ④注意：此时千万不要按“自动计算K1/K2一次”按钮及调整K1 、K2的值； ⑤撤除电阻，调试完毕。 ⑥如果采用绝对值比较式原理，写入定值K1=1，K2=0；依照步骤三、四和五整定K3 三、动作时间定值测试 在发电机机端TV开口三角电压侧突然加1.5倍三次谐波定值电压，记录动作时间。 四、TV断线闭锁逻辑测试 在发电机机端TV开口三角电压端子侧加入三次谐波电压，并超过整定值，定子接地3W信号亮（一般只发信不跳闸）；在发电机机端TV加三相不平衡电压，使发TV断线信号，定子接地3W信号可复归，TV断线信号灯亮。 保护逻辑是否正确（打“√”表示）：正确□错误□ 保护出口方式是否正确（打“√”表示）：正确□错误□ 保护信号方式是否正确（打“√”表示）：正确□错误□
第2期(总第97期) 2001年4月 山西电力技术 SHANXI ELECTRIC POWER No 12(Ser 197)Apr 12001 关于发电机定子接地保护问题的探讨 郑一凡 (山西大同热电有限责任公司,山西大同 037039) 摘要 :根据QFS —60—2型双水内冷发电机特点,对其定子接地保护典型设计回路中存在的问题以及应采取的改进措施进行了分析和讨论。关键词:发电机;定子保护;探讨 中图分类号:TM 311 文献标识码:B 文章编号:100526742(2001)022******* 1 发电机定子绕组单相接地的特点 由于发电机中性点不直接接地,因此它具有一般不接地系统单相短路的共性。不同之处在于故障点的零序电压将随定子绕组接地点的位置而改变。 例如,当距发电机中性点a 处发生单相(如A 相)接地故障时(图1),则各相机端对地电压为: 图1 发电机内部单相接地时的电流分布 U A d =(1-a )E A , U Bd =E B -aE A ,U Cd =E C -aE A 。 所以,故障点的零序电压为: U d0(a )=1 3(U A d +U Bd +U Cd )=-aE A =aU Υ, 故障点处总接地电容电流为(分析略): I jd ∑(a )=j 3Ξ(C 0f +C 0∑)aU Υ。 可见,当发电机内部单相接地时,流过零序电流互感器LH 0一次侧的零序电流为(分析略): 3I 0=j 3ΞC 0∑aU Υ, 式中:a ——发电机中性点到故障点的绕组占全 部绕组的百分数; 收稿日期:2001201221 作者简介:郑一凡(19562),男,山西山阴人,1983年毕业于太原理 工大学热能动力专业,高级工程师,总经理。 C 0∑——除本发电机以外的发电机电压网络 每相对地总电容; C 0F ——发电机每相对地电容。 2 定子接地保护 由于发电机的外壳是接地的,因此定子绕组因绝缘破坏而引起单相接地就比较普遍。当定子绕组发生单相接地时,从以上分析可以看出,有电流流过故障点,其值决定于定子绕组的接地电容电流和与发电机有电联系的电网接地电容电流。当接地电流较大且产生电弧时,将使绕组绝缘和定子铁芯烧坏。因此规程规定:当接地电流等于或大于5A 时,定子绕组接地保护应动作跳闸。211 零序电压保护 发电机定子绕组任意点单相接地时,在定子回路各点均有零序电压aU Υ,因此可以根据aU Υ的出现与否来构成零序电压保护(图2)。 图2 零序电压保护原理 正常运行时,由于发电机相电压中含有三次谐波电压,当变压器高压侧发生单相接地故障时,由于变压器高、低压绕组之间存在耦合电容,都会出现零序电压。为了保证动作的选择性,保护装置的整定值必须躲过上述电压的影响,继电器的动作电压一般整定在15V ～30V 。按上述条件,保护装置
双馈发电机简介及常见故障 一：双馈电机简介及工作原理 （1）简介： 双馈异步风力发电机（DFIG，Double-Fed Induction Generator）是一种绕线式感应发电机，是变速恒频风力发电机组的核心部件，也是风力发电机组国产化的关键部件之一。该发电机主要由电机本体和冷却系统两大部分组成。电机本体由定子、转子和轴承系统组成，冷却系统分为水冷、空空冷和空水冷三种结构. 双馈异步发电机的定子绕组直接与电网相连，转子绕组通过变流器与电网连接，转子绕组电源的频率、电压、幅值和相位按运行要求由变频器自动调节，机组可以在不同的转速下实现恒频发电，满足用电负载和并网的要求。由于采用了交流励磁，发电机和电力系统构成了"柔性连接"，即可以根据电网电压、电流和发电机的转速来调节励磁电流，精确的调节发电机输出电压，使其能满足要求。 （2）工作原理： 双馈感应发电机由定子绕组直连定频三相电网的绕线型感应发 电机和安装在转子绕组上的双向背靠背IGBT电压源变流器组成。“双馈”的含义是定子电压由电网提供，转子电压由变流器提供。该系统允许在限定的大范围内变速运行。通过注入变流器的转子电流，变流器对机械频率和电频率之差进行补偿。在正常运行和故障期间，发电机的运转状态由变流器及其控制器管理。
变流器由两部分组成：转子侧变流器和电网侧变流器，它们是彼此独立控制的。电力电子变流器的主要原理是转子侧变流器通过控制转子电流分量控制有功功率和无功功率，而电网侧变流器控制直流母线电压并确保变流器运行在统一功率因数（即零无功功率）。 功率是馈入转子还是从转子提取取决于传动链的运行条件：在超同步状态，功率从转子通过变流器馈入电网；而在欠同步状态，功率反方向传送。在两种情况（超同步和欠同步）下，定子都向电网馈电。（3）优点： 首先，它能控制无功功率，并通过独立控制转子励磁电流解耦有功功率和无功功率控制。其次，双馈感应发电机无需从电网励磁，而从转子电路中励磁。最后，它还能产生无功功率，并可以通过电网侧变流器传送给定子。但是，电网侧变流器正常工作在单位功率因数，并不包含风力机与电网的无功功率交换。 二：电机常见故障及解决办法 1：电机轴电流电流？ 电机的轴－－轴承座－－底座回路中的电流称为轴电流 轴电流产生的原因： （1）磁场不对称； （2）供电电流中有谐波； （3）制造、安装不好，由于转子偏心造成气隙不匀； （4）可拆式定子铁心两个半圆间有缝隙； （5）有扇形叠成的定子铁心的拼片数目选择不合适。
发电机转子接地保护整定值调试简单方法 最近调试一台金山热联电厂12MW发电机组保护，其中转子一点接地保护动作整定值和二点接地压比整定值的测试方法供同仁参考。 转子接地保护采用南京磐能DMP3380的微机保护。 一、保护整定值： 1、一点接地Rs1—30KΩ、Tset1—4秒报警 2、二点接地U2xb—2V、压比—8％、Tset3—0.5秒跳发电机开关，灭磁开关、关主汽门 二、接地保护原理： S1和S2两个电子开关的状态受单元时钟脉冲所控制，当S1闭合时则S2会打开，当S1打开时则S2会闭合，两个开关通过打开和闭合的循环实现交替运行，由于其过程与打乒乓球的过程相类似，因而被称为乒乓式转子接地保护。 当转子线圈第1点发生接地，电阻小于保护整定值这一判据时，转子一点接地保护启动，一点接地保护动作后报警，并将数据进行存储。 当转子线圈发生第2点接地时，且距离第1点接地点位置﹥转子线圈总匝数8％时，转子二点接地保护动作跳闸。 三、测试方法： 1、准备1台500Ω0.5A滑线电阻。 2、准备1只47kΩ电位器0.05w(100v)。 3、发电机停用状态，防止倒回到发电机转子，拆开发电机转子过来到DMP3380的二根﹢、﹣ 电压线及E（大轴接地电刷过来的接地线）。 4、外加稳定直流50V接到DMP3380对应转子电压﹢、﹣端子。 5、﹢、﹣电压之间，并联1只500Ω滑线电阻（模拟转子线圈）。 6、将47kΩ电位器滑到最大电阻值，电位器一头接地（即接大轴E线），另一头接500Ω滑线 电阻的﹢极。 7、将转子一点接地报警延时临时改零秒，缓慢减小47kΩ电位器电阻值，直至一点接地报警， 检查DMP338 0面板液晶显示一点接地的欧姆数与整定值及电位器电阻值一致。 8、将500Ω滑线电阻滑动臂靠足到﹢极，并将滑动臂接E（大轴）。 9、将滑线电阻滑动臂向﹣极缓慢滑动，直至二点接地保护动作。 10、测量滑动臂与﹢极的电压4V，与整定值压比8％符合。 上海新光工程技术有限公司 张耀龙2020年4月