某電廠135MW發電機定子接地故障原因分析與處理

劉惠娟

（華電電力科學研究院中南分院，湖北武漢430000）

某電廠135MW發電機定子接地故障原因分析與處理

劉惠娟

（華電電力科學研究院中南分院，湖北武漢430000）

某電廠135MW燃機發電機兩套發電機保護3U0定子接地保護動作并甩負荷停機，檢查發電機定子B相接地。故障發生后，通過分析事故經過，確認發電機裝配存在安全隱患是造成此次定子接地故障的主要原因。本文針對故障原因提出了相應的防范措施，有效降低事故發生概率及減小事故范圍及程度。

135MW燃機發電機；定子接地；裝配螺帽；止退片

0 引言

某電廠135MW燃機發電機運行中兩套發電機3U0定子接地保護動作，機組甩負荷停機，判斷故障為發電機定子B相接地。通過分析事故經過和解體檢查，發現定子膛內有金屬異物，運行中該異物與定、轉子轉動摩擦，導致鐵芯融化和定子線圈絕緣損壞并與鐵芯短路，此時定子接地保護動作跳閘停機。

通過現場分析診斷，在發電機內護板高壓風管膛內裝配螺帽加裝非導磁材料的止退片，可有效防止螺帽脫落。

1 機組概況

某電廠135MW燃機發電機是南京汽輪電機廠生產的QFR-135-2-13.8空冷型發電機，定子線圈采用多股雙玻璃絲包線制成半組式線圈，端部藉玻璃布板支架及滌玻繩扎緊固定于機座兩端，其出線頭安放在勵磁機端，線圈間連接采用銀焊。

2 發電機定子接地故障診斷及原因分析

2015年7月28日該發電機10:08并網，帶滿負荷運行。8月11日機組負荷維持在105MW左右運行，15:48發電機3U0定子接地保護動作，斷路器跳閘保護動作停機。

經檢查，發電機A屏和B屏兩套發電機保護3U0定子接地保護同時動作。該保護采取雙重冗余配置，兩套保護采樣電壓取自不同的PT開口三角繞組，基波零序過電壓保護定值為8V，兩套保護動作時3U0電壓均為23.5V，保護正確動作，排除保護誤動。

故障發生后，拆除發電機機端和中性點軟連接，分相測量發電機定子繞組對地絕緣電阻，A相和C相絕緣電阻合格，B相對地絕緣電阻為零，判斷故障為發電機定子B相繞組接地。

將定子膛內異物取出后，確認其為發電機內護板高壓風管膛內裝配螺帽（裝配圖如圖1所示），直徑為60 mm，厚10mm，該螺帽是金屬導磁材質，外表面鍍金色涂層（正常裝配及燒損后照片如圖2、圖3所示）。

由于該螺帽安裝的部位是在發電機內護板上方1點鐘位置（從燃機側看），可分析判斷該故障發生原因是:在發電機運行中，該螺帽從內護板上松動脫落后，從上部落下經定子線圈端部縫隙中掉落到轉子護環上，在風力和磁力的共同作用下，進入到定子膛內氣隙中（氣隙尺寸為65mm），隨著轉子轉動沿軸向做不規則圓周運動，并在定轉子之間發生碰撞摩擦，使得定子鐵芯和轉子表面有不同程度擦傷(如圖4所示)。

根據螺帽損傷情況分析，螺帽在氣隙內是做近似滾動運動（因為螺帽的損傷面在外圓周面，兩側端面沒有擦傷痕跡，如圖3所示），螺帽在氣隙內沿圓周轉動的同時也在一定范圍內作軸向移動，軸向移動范圍大約為1.5m。由于氣隙的不均勻，轉動的螺帽對定子37槽和36槽之間鐵芯產生嚴重擠壓（從燃機側看約5點鐘位置），使該處鐵芯表面共12段嚴重擦傷變形并造成該部位鐵芯片間短路。短路部位在交變磁場下形成渦流。渦流損耗產生的熱量使鐵芯局部溫度升高并使得鐵芯片間絕緣進一步劣化，這樣的惡性循環產生的高溫最終導致這部分鐵芯融化和定子第37槽上層線圈絕緣損壞并與鐵芯短路，此時定子接地保護動作跳閘停機（鐵芯損壞情況如圖5所示，燒損后線棒如圖6所示）。

3 發電機定子接地故障處理

9月12日在拆除發電機燃機側端蓋內護板后，發現在定子37槽附近有金屬異物，并發現有明顯的燒灼痕跡。9月14日18:10將發電機轉子從膛內抽出，進一步確認受損情況。經檢查，膛內金屬異物為發電機內護板高壓風管膛內裝配螺帽。

為了盡快修復受損的發電機定子，9月15日決定對發電機定子進行返廠修復，拆除發電機定子后，廠家為盡快完成修復工作，采用了保留原有的定子外殼，更換成品B129B的定子，變更出線銅排和引線的方式縮短修復時間。在發電機內護板高壓風管膛內裝配螺帽加裝了止退片以防止螺帽脫落。定子經過內外機座裝配、定子連接線裝配、噴定子連接線絕緣漆、表面覆蓋漆、烘培、冷卻及出廠試驗等工作后定子運回電廠。

電廠立即組織進行定子就位，按程序開展發電機找中、回裝涼風器、閉式水管等工作。完成發電機膛外檢查及定子部分交接試驗后穿入定子膛。經過找中后連接靠背輪恢復軸承座，恢復頂軸油系統、中性點及出線柜接線及熱工測溫測振探頭等。

9月17日該發電機回裝工作結束，啟動升速完成各項開機試驗后，全部測量和試驗數據滿足并網條件，于4時35分順利并網發電。

4 結語

（1）在發電機內護板高壓風管膛內裝配螺帽加裝非導磁材料止退片，可有效防止螺帽在運行中松動脫落，降低事故發生概率及減小事故范圍及程度。目前，該發電機在穩態負荷工況時，機組安全可靠運行。

（2）從此次事故可看出制造廠家設計上存在安全隱患，從廠家提供給用戶的圖紙和實際裝配不一致，應完善新投產機組定期相關檢查項目，加強設備安裝、調試和運行中存在薄弱環節的管理，制定整改方案，盡快實施。

[1]劉萬順.電氣系統故障分析[M].北京：中國電力出版社.1998.

[2]韋興安，毛明慧.135MW汽輪發電機定子繞組單相接地故障的檢查與處理[J].企業與科技發展，2010，290（20）.

135MW Generator Stator Ground Fault Reason Analysis and Processing

LIU Hui-juan
（Huadian Electric Power Research Institute Zhongnan Branch，Wuhan 430000，China）

135MW gas turbine generator with two sets of generator protection 3 U0 stator ground fault protection action and load shedding down,check the generator stator to B.After a fault happens,through the analysis of accident,make sure the generator assembly exists security hidden danger is the main cause of the stator ground fault.The cause of the problem,this paper puts forward the corresponding precautionary measures,effectively reduce the scope and degree of accident probability and reduce accident.

135MW gas turbine generator；stator grounding；assembly nut；check back piece

10.3969/J.ISSN.2095-3429.2016.04.011

TM772

B

2095-3429（2016）04-0046-03

2016-03-09

修回日期：2016-07-08

劉惠娟（1975-），女，湖北武漢人，學士，高級工程師，研究方向：電氣一次設備高電壓絕緣試驗。