淺析發電機勵磁回路一點接地故障的查找及處理

黃義元

（永州市涔天河水利水電管理局 永州市 425500）

發電機勵磁回路（轉子）發生一點接地，即轉子繞組的某一點從電的方面來看與轉子鐵芯相通。由于電流構不成回路，所以按理能繼續運行。但這種運行不能認為是正常的，因為它有可能發展為兩點接地故障，發電機在運行中發生兩點接地時，有很大的短路電流流過短路點，此時，部分線匝被短路，電阻降低，轉子電流會增大，其后果是轉子繞組劇烈發熱，而且因為磁場不平衡而使發電機產生強烈振動。因此對凸極式發電機（水輪發電機）轉子繞組發生一點接地時，應迅速轉移負荷，停機處理，一般不允許繼續運行。

1 現 象

正常時發電機轉子繞組正對地或負對地的電壓為零或是在接近于零處波動、當勵磁回路發生一點接地故障后，保護裝置動作發信號提醒運行人員，此時測量轉子繞組對地電壓會發生變化，正對地或負對地的電壓將會比故障前明顯增加。

（1）2009年5月29日，涔天河右岸電站1#機運行中，電腦后臺報轉子一點接地，1#機保護測控屏1G接地保護單元U+=68.6V、U-=45V、U=23.6V,運行值班人員將集電環擦拭無效后，停機吹去滑環上的碳粉,也不起作用，通知檢修人員來處理，前后處理了三次才處理好，持續時間一個多月。

（2）2010年5月10日，1#機運行中，電腦后臺報轉子一點接地，1#機保護測控屏1G接地保護單元U+=1.4V、U-=98V、U=97.4V,停機后檢修人員處理時花了近3個小時。

針對這兩起發電機轉子一點接地的處理情況，如何快速查找接地點并迅速處理好，對確保汛期水電站發電經濟效益至關重要。

2 故障原因

發電機勵磁回路一點接地故障的原因很多，有可能是制造的缺陷，也可能是安裝、檢修時留下的缺陷，還可能是長期運行使絕緣老化以及日常維護不好集電環碳粉積聚過多等。主要有如下原因：

（1）日常維護不好，集電環碳粉積聚過多；

（2）滑環絕緣或勵磁引線絕緣損壞；

（3）轉子線圈端部積灰；

（4）磁極繞組及絕緣墊板受潮；

（5）槽口處保護層老化、斷裂、脫落或絕緣損壞。

3 故障的快速查找及處理

3.1 接地故障查找

原則：由外到內，先簡單后復雜。按下列順序查找：

（1）發生接地后，先檢查勵磁系統引線到集電環部分是否有明顯的接地現象，特別是集電環處要對碳粉進行全面的清掃。

5·29接地故障處理過程：先檢查保護裝置接地（大軸）電刷，固定穩固，接觸良好，并進行清潔。開機試驗故障依然存在，排除了因接地電刷固定不牢或沾上油污引起接觸不良而造成的“假接地”現象。其次，將正常運行的2#機轉子一點接地裝置調換到1#機上。開機試驗同樣出現“轉子一點接地”故障報警信號，這就說明了微機保護裝置本身是正常的。接著對轉子外圍設備進行檢查，對轉子滑環、電刷、刷架進行吸掃、開機試驗，轉子接地故障依然存在。停機、跳開發電機滅磁開關，拉開功率柜輸入，輸出刀閘，用500V搖表搖測轉子絕緣電阻在0.2MΩ以下。因此懷疑可能是轉子磁極引線及引線底板螺母、螺栓,機架形成接地回路產生動態接地，但檢查人員仔細檢查并沒有發現磁極有異常。故重新對滑環用酒精進行仔細清洗，連固定滑環螺絲處也徹底清洗了。最后再次對轉子搖測絕緣為4MΩ。開機試驗，轉子一點接地發信號消失。此次故障正是由于對滑環清掃不徹底所導致的。

5·10接地故障處理過程是將碳刷和集電環用汽油及無水乙醇清冼吹干，開機后還是發轉子一點接地信號，最后查明是勵磁變到發電機轉子的引線有一根外絕緣破壞導體搭在電纜橋架上直接接地，將引線絕緣處理好后開機正常。針對不同故障現象（表計指示），采取不同處理措施。

（2）經過第一步后，排除了轉子外部的接地故障的可能性，可采取以下方法查找接地故障點：

●利用電壓降法確定接地故障點發生的大致位置。當運行中的發電機發現轉子一點接地故障后可不立即停機，利用高內阻的直流電壓表在其表頭上外接上小銅棒分別小心接觸兩集電環，測量轉子繞組正對地電壓﹙轉子鐵心﹚為U+，負對地的電壓為U－，如果設定發電機轉子繞組的全長為L，則可據以下公式計算出接地故障點與正集電環或負集電環的大約距離，即：

接地故障點與正集電環的距離為：LU+/﹙U++U-﹚。

接地故障點與負集電環的距離為：LU-/﹙U++U-﹚。

如果計算值大于轉子繞組至集電環的引線長度，則證明接地故障點不在轉子繞組引線或外部而是在轉子繞組中間，這樣將需要進一步確定接地故障點。

●對轉子各個磁極進行檢查未發現明顯的接地點后，根據上面計算確定故障點的大概位置后，拆開轉子線圈的護環或是其絕緣層，采用對地電位分布法進一步確定接地故障點。每拆除一個磁極護環后在集電環上施加直流電壓 （施加電壓以不超過轉子繞組額定電流為準），然后采用靈敏度較高多量程的電壓表分別測量每層線圈對地的電壓值。越靠近接地點處的線圈對地電壓將越低，直到測得的電壓為零或接近于零的點即為接地故障點。

3.2 接地故障處理

（1）碳刷、集電環碳粉積聚過多，對碳刷、集電環處進行全面的清掃。

（2）轉子線圈端部大量積灰，發電機的積灰常含有油質，可用清潔劑清除干凈后補加一層絕緣帶。

（3）磁極繞組及絕緣墊板受潮。這種情況多發生在較長時間停機且空氣濕度較大時，所以，發電機在長期備用時應投入相應的加熱器防止受潮，碳刷及集電環下有碳粉或油污堆積時，可將油污用干布擦拭干凈，利用吸塵器將灰塵吸干凈。

（4）槽口處保護層老化、斷裂、脫落或絕緣損壞，可將槽口處的灰塵吹掃干凈后進行修補，增加引線電纜的絕緣。

4 結 語

（1）運行人員應加強設備的日常維護，定期擦拭集電環清除碳粉。

（2）發生發電機轉子一點接地故障時，可根據不同的故障象征，采取不同的方法進行查找及處理。