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关于发电机定子单相接地试验的一点建议

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电力规程 Ｄ Ｉ ＭＴ ５ ０ ７— ２ ０ ０ ２ ｛ 水轮发电机组启
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ５ － ｏ ８ — １ ８
固 Ｓ ｉ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ Ｗ ａ ｔ ｅ ｒ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ
徐
丹： 关 于 发 电 机 定 子 单 相 接 地 试 验 的 一 点 建 议
２ ０ １ ５年 第 ５期
动熄 灭 ， 而且接 地 电流 若烧 坏 定 子 铁 芯 后难 以修 复 。 中性 点接 入 消 弧线 圈后 ， 与 发 电机 发 生单 相
接地 时可 产生 电感性 电 流 ， 以补 偿 接 地 点 的 电容 电流从而 使接 地点 电弧 自动熄 灭 。
２ 试验 目的
圈， 为 了限制 电 容耦 合 传 递 过 电压 以及 频 率 变 动
第３ ４卷第 ５期
２ ０ １ ５年 １ ０月
四
川
水
力
发
电
Ｖ ｏ １ ． ３ ４．Ｎｏ ． ５
０ｃ ｔ ．． ２ ０ １ ５
Ｓ ｉ ｃ ｈｕ ａ ｎ Ｗａ ｔ ｅ ｒ Ｐ ｏ ｗｅ ｔ
关 于 发 电 机 定 子 单 相 接 地 试 验 的 一 点 建 议
徐
消除 弧光 间歇接 地 过 电压 ， 从 而 防 止 事故 进 一 步
装 在 电 网的变压 器 中性 点和有 直配 线 的发 电 机 中性点 的消 弧 线 圈采 用 过 补 偿 方式 ， 是 考 虑 电
扩 大 为 匝问短路 或相 间短 路 。因为 发 电机定 子单 相接 地后 ， 非故 障相 对地 电压上 升 为线 电压 ， 可能
考虑 到接地 电流大 到一定 程度 时接 地 电弧不 能 自
根据 Ｄ Ｉ ＭＴ ５ ２ ２ ２— ２ ０ ０ ５《 导体 和 电器 选 择设 计规 定》 第 １ ８ ． １ ． ６条款 规 定 ： 装 在 电 网 的变 压 器
中性 点 的消弧 线 圈 ， 以及 具 有 直配 线 的发 电机 中 性点 的消弧线 圈应 采用 过补 偿方 式 。 对 于采用 单元 接线 的发 电机 中性 点 的消弧 线
无 论采用 过 补 偿 或欠 补 偿 运 行 方 式 ， 都 应 根 据发 电机 的容 量 和 电压 限制残余 电流 。 因为 单相
摘
丹
６ ｌ １ ８ ３ ０ ）
（ 中国水利水电第十工程局有限公司 机 电安装分局调试所 ， 四川 都江堰
要： 发 电机 中性点接地方式直接影响到供 电的可靠性 、 线路 和设备的绝缘水 平以及继 电保 护装置的功 能等。随着对 电
网运行指标 的要求 日益提高 ， 中性点接地方式 的正确选择更 加重要 。在 分析发 电机单相接 地时 电容电流分布 情况 的基 础 上， 通 过发 电机单相接地试验 ， 从而正确选择出消弧线 圈的容量和档位 。 关键词 ： 单相接地 ； 电容 电流 ； 消弧线圈 中图分 类号 ： Ｔ ｖ ７ ； Ｔ Ｖ ７ ３ ７ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ０ ０ １ — ２ １ ８ ４ （ ２ ０ １ ５） ０ ５ － ０ ０ ６ ６ － ０ ２
等 对发 电机 中性 点 位 移 电 压 的影 响 ， 宜 采 用 欠 补
偿 方式 。 条 文说 明 如下 ：
发 电机定 子单 相接 地试 验 的 目的主要 是为 了
检 验发 电机 在发 生单 相接地 时 消弧线 圈是 否能 够
有 效地 补偿 故 障电流 ， 保证 接地 电弧 瞬 间熄灭 ， 以
采用 单元 连接 的发 电机 ， 其 运行 方式 固定 ， 装
扩大 事故 ； 此外 ， 接地 点将 流过 ３倍 大小 的正 常相
对地 电容 电流 ， 该 电流 过大会 在接 地点 引起 电弧 ，
电弧 的温度可 烧 坏设 备 ， 间 歇 电弧 可 产 生 间 歇 电
弧 过 电压 ， 进 而威 胁到 电力 系统 的安全 运行 。
故 障 电流远 远超 过发 电机单 相 接过 我 国 电力 系统 多
年 来 累积 的经验 ， 发 电 厂 的发 电机 组 中性 点 接 地
压， 测 量补偿 电流 和 残余 电 流并 检 查 单 相接 地 保
护信 号 。
方 式 一般采 用 经消弧 线 圈接地 。这 样实 施 主要 是
１ 概
述
动试 验规 程 》 中第 ６ ． ８ ． １ １条 款 规 定 ： 对 于 装 有 消
弧 线 圈的机组 进 行 发 电 机单 相 接 地 试 验 ， 在 机 端
在 电力 系统 中 ， 发 电机 的 中性 点 是 否 接地 及
如何 接地 运行 是一 个综 合性 的 问题 。在我 国中小 型 电厂 的改 造和建 设 过程 中 ， 因供 电范 围大 、 设 备
导致 绝缘 薄弱 处 发 生接 地 而 形 成 两点 接 地 短 路 ，
网运 行 方 式变 化 较 大 ， 如 断路 器 分 闸 、 线 路故 障 、 检修 以及 分 区运 行 等 ， 电网 电容 电流 都 将 可 能 减 少 。若采 用欠 补 偿 运行 方 式 ， 电容 值 的改 变 有 可 能使 消 弧线 圈处 于谐振 点运 行 ， 这 是不 允许 的。
多， 供 电系统 的电容 电流通 常 比较大 ， 其单 相接 地
设 置单 相接 地 点 ， 断开消弧线 圈， 升压 至 ５ ０ ％ 定
子 额定 电压 ， 测 量定 子 绕 组 单 相 接地 时 的 电容 电
流 。根 据保 护要 求选 择 中性点 消弧 线 圈的分接 头
位置 ， 投入消弧 线 圈， 升 压至 １ ０ ０ ％ 定 子 额 定 电
３ 规 程规范 要 求
在此 发 电机 中性 点 的消 弧 线 圈 可 以采 用 欠 补偿 ，
也 可 以采用 过补偿 。但 为 了 限制变 压器 高压 侧单 相 接地 时对 低压 侧产 生 的传递 过 电压 引起发 电机 中性点 位移 电压 升高 ， 以采 用 欠 补 偿 运行 方式 较
为有利 。

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发电机定子绕组单相接地保护的原理与存在的问题及改进分析

发电机定子绕组单相接地保护的原理与存在的问题及改进分析

发电机定子绕组单相接地保护的原理与存在的问题及改进分析
1 引言
发电机定子接地是指发电机定子绕组回路及与定子绕组回路直接相连的一次系统发生的单相接地短路。

定子接按接地时间长短可分为瞬时接地、断续接地和永久接地；按接地范围可分为内部接地和外部接地；按接地性质可分为金属性接地、电弧接地和电阻接地；按接地原因可分为真接地和假接地。

近几年来，各种原理的发电机定子绕组单相接地保护装置纷纷出现，如三次谐波电压型、零序电流型等，但零序电压型由于其接线简单、维护方便、运行可靠等优点，仍在中小型机组上广泛应用。

因此，对零序电压型单相接地保护进行分析和改进，仍有现实意义。

2 零序电压型单相接地保护原理
6kV发电机为中性点不接地系统，当发生定子绕组单相接地时，故障点将出现零序电压。

下面以A相定子绕组任一点发生金属性接地故障为例进行分析。

当中性点直接接地系统（又称大接地电流系统）中发生接地短路时，将出现很大的零序电压和电流。

还有在中性点不直接接地系统中当发生单相接地时，也会产生零序电压。

零序电源在故障点，故障点的零序电压最高，系统中距离故障点越远处的零序电压就越低，取决于测量点到大地间阻抗的大小。

如图1所示，假设A相在距中性点a处（a表示由中性点到故障点的匝数中该相总匝数的百分数）的d点发生接地故障。

则零序电压为（推导过程略）：Ud0=-aEA
上式表明，故障点的零序电压与a成正比，即接地点离中性点越远，零序电压越高。

这样，可以利用接于机端的电压互感器开口三角形取得零序电压，构成单相接地保护，如图2所示。

3 存在问题与改进
图2是最基本的零序电压型发电机定子接地保护，实际运行中，经常发生保护误动或拒动。

发电机转子一点接地问题查找及处理

发电机转子一点接地问题查找及处理


3 转子一点接地查找及传统处理方法
当发生转子一点接地时，发电机的转子一点接地保护会发出 报警，此时利用发电机转子绝缘监测表，来判断是否存在转子一 点接地现象。如存在一点接地还需进一步确定是励磁装置接地还 是转子绕组接地，是非金属性接地还是金属性接地。当确定转子 发生接地时，且接地电阻较低时，则应停机处理。传统的处理方 法是将励磁装置与转子绕组断开，在光线比较暗的环境中用绝缘 兆欧摇表对转子绕组进行测量，并对转子绕组进行观察，由于接 地电阻较低，在绝缘兆欧摇表产生的直流电压下，会使转子绕组 对铁芯放电，产生火花，根据放电火花的位置可以找出转子的接 地点。如果是金属性接地，则此方法无法产生作用，只有将转子 的所有磁极引线焊开，使转子的每个磁极都断开，然后用绝缘兆 欧摇表对每一个磁极逐一进行测量，从而找出接地的磁极。找出 接地的磁极后，将转子吊出，将磁极的销钉拔下，取下磁极，对 损坏的绝缘进行重新处理。由于磁极引线线径较粗，且磁极个数 较多焊接时较为费时费工，焊接后还需进行绝缘处理，因此传统 的处理方法工作量较大，时间较长。
发电机转子一点接地 问题查找及处理
1 概述 转子是水轮发电机的核心部件，起着电能转换的重要作用。
为了提高磁电转换效率，定子线圈与转子线圈之间的空气气隙 较小，只有几毫米，因此要求定子及转子在转动时应保持较高 的稳定性，即要求发电机系统转动时的振动值应保持在一定范 围内。当超出这个值时，会造成转子在转动中与固定的定子之 间产生碰撞，损坏发电机的定子及转子铁芯和线圈。为了避免 转子一点接地的发生，除了在制造及安装时要保证符合规范外， 在运行时也应加强运行管理，合理操作。要加强发电机保护整 定，当发生故障时能及时快速地排除故障，以减少故障电流对 发电机造成冲击而产生振动；在正常运行时，应避开发电机的 负荷振动区，以减少发电机的振动。当发生发电机转子两点 接地故障时，转子受到偏心力矩的作用，使转子的受力不均而 产生强烈的振动，很容易造成发电机转子和定子的碰撞现象
发电机定子绕组单相接地保护调试电力配电知识

发电机定子绕组单相接地保护调试电力配电知识

发电机定子绕组单相接地爱护调试 - 电力配电学问为了平安起见，发电机的外壳、铁芯都要接地。

所以只要发电机定子绕组与铁芯间绝缘在某一点上遭到破坏，就可能发生单相接地故障。

发电机的定子绕组的单相接地故障是发电机的常见故障之一。

发电机定子绕组单相接地故障时的主要危害有两点：(1) 接地电流会产生电弧，烧伤铁芯，使定子绕组铁芯叠片烧结在一起，造成检修困难。

(2) 接地电流会破坏绕组绝缘，扩大事故，若一点接地而未准时发觉，很有可能进展成绕组的匝间或相间短路故障，严峻损伤发电机。

定子绕组单接地时，对发电机的损坏程度与故障电流的大小及持续时间有关。

当发电机单相接地故障电流(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爱护装置。

1、发电机定子绕组单相接地的特点现代的发电机，其中性点都是不接地或经消弧线圈接地的，因此，当发电机内部单相接地时，流经接地点的电流仍为发电机所在电压网络(即与发电机直接电联系的各元件)对地电容电流之总和，而不同之处在于故障点的零序电压将随发电机内部接地点的位置而转变。

如上图（a）所示，假设A相接地发生在定于绕组距中性点α处，α表示出中性点到故障点的绕组占全部绕组布线的百分数。

2、利用零序电流构成的定子接地爱护对直接连接在母线上的发电机，当发电机电压网络接地电容电流大于允许值时，不论该网络是否装有消弧线圈，均应装设动作于跳闸的接地爱护。

当接地电容电流小于允许值，则装设作用于信号的接地爱护。

发电机零序电流爱护，其整定值的选择原则如下：①避开外部单相接地时发电机本身的电容电流，以及出于零序电流互感器—次侧三相导线排列不对称而在二次侧引起的不平衡电流。

②爱护装置的一次动作电流应小于规定的允许值。

③为防止外部相间短路产生的不平衡电流引起的接地爱护误动作，应在相间爱护动作时将接地爱护闭锁。

④爱护装置一般带有1～2s的时限，以避开外部单相接地瞬间，发电机暂态电容电流(其数据远较稳态时的(特殊字符)为大)的影响。

一起典型发电机定子接地故障的综合分析及现场应急处置建议

一起典型发电机定子接地故障的综合分析及现场应急处置建议

2016 NO.03SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION动力与电气工程28科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION石泉水力发电厂于1971年兴建,共装有5台单机容量4.5万kW的混流式水轮发电机组,是陕西第一座中型水力发电厂,在陕西电网中非汛期主要承担调峰和事故备用;在汛期作为系统基荷,是陕南电网主要的电源支撑点之一。

该文从该电厂一起典型发电机定子单相接地故障的综合分析入手,结合现场实际运行经验,对此类故障的应急处置提出改进建议。

1 故障经过和现场处置情况2011年11月20日19时14分,1号发电机运行中返回屏1FB单元突然打出“保护装置异常”光子牌;计算机监控显示“1FB电气故障,1F定子接地”故障信号;19时16分值班员现地检查发现1FB保护盘“3UO”“3W”定子接地告警信号同时点亮,初步分析定子有接地现象,且故障点应在“3UO”和“3W”保护范围的重叠区;19时20分该值班员切换返回屏定子电压把手测量:3UO电压为7.99kV,机组Ubn为1.38kV,Uan和Ucn均为9.8kV,再次判断:定子线圈B相确有接地现象,并且在机组风洞口以及机组中性线穿墙套管处闻到淡淡的类似“电焊”的焦糊味,立即汇报值长;值长在申请调度后于19时25分将该机组停运,随后会同检修人员对机组进行全面检查。

应检修人员要求将1号发电机转临修并进行热态试验:检修人员用2500V兆欧表测得定子绝缘电阻A相497MΩ、B相0 MΩ、C相500 MΩ,故初步判断定子线棒B相绝缘有金属性接地;采用电流烧穿法查找到定子线棒+Y方向定子和转子气隙之间有轻烟冒出,并伴有焦糊味,经盘车检查确定故障位置位于#141定子线棒处;因发电机30多年长期运行,此处定子铁芯下压齿与底部环板焊点老化开焊,在机组运行中定子铁芯振动,使下压齿蹿出与转子磁极线圈碰撞形成扫膛,导致#141上层线棒出槽口部位发生磨损并扭曲变形,并使其侧面主绝缘因单相接地大电流烧灼出坑状。