论文-发电机定子接地处理及原因分析

中国华能集团公司2017年技师考评申报材料（论文）申报单位：华能九台电厂姓名：赵丽丽工种：电气试验工专业：电气检修发电机定子接地处理及原因分析华能吉林发电有限公司九台电厂赵丽丽摘要：发电机是电力之源，作为火力发电厂主要设备，发电机的定子和转子绕组绝缘和接头由于电、热和机械振动影响会逐渐老化和接触不良，运行中易产生事故。发电机在日常生产中起着至关重要的作用，它的健康运行与否直接关系到发电厂能否经济运行，当发电机发生接地故障时，对事故发生原因进行分析和判断,并根据现场保护动作及设备情况及时分析原因,准确判断出是一次设备还是二次设备造成,并快速消除设备隐患,保证机组安全稳定运行。本文介绍了我厂发电机定子接地故障的查找过程、处理经过、原因分析及防范措施等。关键词：发电机绝缘定子接地直流耐压故障分析1、机组概述我电厂2号发电机组为670MW超临界燃煤发电机组，汽轮发电机（QFSN-670—2型）由哈尔滨电机厂有限责任公司制造。机组型式为水-氢-氢冷670MW发电机组。本型发电机为三相交流隐极式同步发电机。发电机采用整体全密封、内部氢气循环、定子绕组水内冷、定子铁芯及端部结构件氢气表面冷却、转子绕组气隙取氢气内冷的冷却方式。定子电压20KV，定子电流21.49KA。该机组于2009年12月6日投运至今，曾发生过励侧主引线并联环上下接头处漏氢已处理好，本次故障发生前机组运行稳定，已持续运行一年多。2、机组运行方式及动作情况故障前，我厂1号、2号机组正常双机运行，1号发电机有功功率540MW,2号发电机有功功率465MW,频率50Hz。，2号发电机组于2014年08月22日19时06分跳闸，发变组保护正确动作，厂用电切换正确。主机联跳2号炉机组打闸停机，500KV开关场内5021、5022断路器跳闸，检查发变组保护动作报告为：2014-08-2219:06:22:111,01000ms，定子零序电压，01005ms，定子零序电压高段。查看发变组保护起动后1至2个周波内发电机机端电压UA1=16.67V，UB1=82.24V，UC1=89.28V，发电机机端零序电压值72.18V，发电机中性点零序电压值40.12V。（详见附图1）附图1.#2发变组故障录波器录波故障发生后，因保护动作正确，检修人员立即把2号发电机出线软连接处解开，并测试发电机绕组绝缘，三相对地绝缘为零，对离相母线A、B、C三相分别摇测绝缘为3000MΩ以上，拆除发电机中性点软连接，经测量A相对地绝缘0MΩ，B、C相对地绝缘均为637MΩ。初步可以断定为2号发电机A相定子内部接地故障。3、接地故障点查找3.1当具备条件时，检修人员打开发电机两侧氢气冷却器的人孔门，进入发电机定子膛内进行初步外观检查，并未发现放电现象和故障点。3.2中性点引出线拆开后测量发电机定子三相绕组对地的绝缘电阻，其中B相对地绝缘电阻R15=0.64GΩ，R60=0.87GΩ，吸收比K为1.36，C相对地绝缘电阻R15=1.85GΩ，R60=3.34GΩ，吸收比K为1.8，而A相定子绕组对地绝缘电阻为0MΩ，可以初步断定发电机定子A相线棒接地。当拆除发电机汽、励两侧上端盖和内护板，做进一步测量，A相对地绝缘电阻值仍为0MΩ，B相对地绝缘电阻R15=0.40GΩ，R60=1.66GΩ，吸收比K为4.20，C相对地绝缘电阻R15=0.46GΩ，R60=1.96GΩ，吸收比K为4.26。通过测试结果，可以判断为发电机定子A相绕组线棒接地。3.3定子接地点具体部位的查找在查找接地点部位前，因发电机转子在定子膛内，故拆除发电机汽、励两侧上端盖和内护板及定转子之间风区隔板，利用内窥镜来初步检查，发现故障点在汽侧2号槽处，铁芯片间短路过热，烧坏定子A相#2槽线棒主绝缘,造成接地故障保护正确动作跳闸，进一步分析应是铁芯松动，片间绝缘损坏而引起。为了进一步查找故障点，我们采用电容器放电法来进行，用一个10kV电容器、电容量为20μF，运用直流冲击法进行故障点确认，并在汽侧、励两侧不同部位派专人观察具体放电点。试验中直流冲击法利用直流耐压试验装置对电容器进行充电，当电压达到2.0kV时，用绝缘放电杆对定子线棒A相进行放电，在第一次放电过程中，在汽侧2号槽位置上听到了放电声音，并观察到了放电火花，因与内窥镜观察故障点与试验查找结论一致，这样就确定了接地点的准确部位。3.4当抽出发电机转子进入定子膛内检查时发现，在汽侧2号槽处，铁芯松动并烧损严重，详见附图2。附图22号发电机侧2号槽故障点图片抢修过程中经哈尔滨电机厂技术人员对故障点处进行绝缘处理，试验人员进一步测试后，满足了电力设备预防性试验规程的要求。4、故障原因分析我厂2号发电机定子绕组接地的主要原因是机组长周期高负荷运转，定子铁芯硅钢片松动，松动的铁芯硅钢片在电动力的作用下发生振动，振动的硅钢片与相邻硅钢片相互磨擦，造成硅钢片片间绝缘磨损，引起硅钢片片间放电以及短路，烧损硅钢片，硅钢片短路环流和放电引起的发热，进一步造成定子铁芯过热现象加剧，由于发电机长周期运行，最终导致汽侧2号槽外绝缘发生磨擦，引起其绝缘强度下降，在铁芯过热条件的作用下，最终主绝缘热击穿接地。5、试验项目及修复前后数据5.1试验项目在机组的修复过程中，电机厂技术人员彻底处理了发电机定子烧损铁芯和边段铁芯松动部位，并进行了定子槽楔全部敲打紧固，依据电力设备预防性试验规程的规定，对我厂发电机进行了相关预防性试验，其中主要试验项目有，（1）测量定子和转子绕组绝缘电阻、吸收比和极化指数；（2）测量定子绕组泄漏电流和直流耐压试验；（3）定子和转子绕组交流耐压试验;（4）测量定子绕组槽部线圈防晕车对地点位;（5）测量定子绕组端部手包绝缘施加直流电压;（6）测量定子绕组和转子绕组的直流电阻;（7）测量转子绕组的交流阻抗和功率损耗;（8）定子铁芯试验;（9）发电机定子绕组端部振动特性试验各项试验结果表明，该机组已具备启动运行条件，启机试验合格，各项参数运行正常。5.2绝缘电阻及吸收比试验修前绝缘和吸收比试验日期2014.8.25温度（℃）28湿度（%）32相别R60/R15（GΩ）吸收比标准值U相对W、V相及地0各分支差值不小于最小值的100%≥1.6V相对W、U相及地2.47/1.461.69W相对V、U相及地2.42/1.411.72修前绝缘和吸收比（抬出U相故障线棒后）试验日期2014.9.01温度（℃）28湿度（%）32相别R60/R15（GΩ）吸收比标准值U相对W、V相及地2.46/1.501.64差值不小最小值的100%≥1.6V相对W、U相及地2.35/1.341.75W相对V、U相及地2.62/1.511.74修后绝缘和吸收比试验日期2014.9.18温度（℃）30湿度（%）30相别耐压前耐压后标准值R60/R15（GΩ）吸收比R60/R15（GΩ）吸收比绝缘电阻吸收比U相对W、V相及地1.96/1.161.701.96/1.101.78差值不小于最小值的100%≥1.6V相对W、U相及地1.95/1.141.712.21/1.311.69W相对V、U相及地1.93/1.061.821.93/1.101.765.3直流电阻试验修前直流电阻试验日期2014.8.30温度（℃）30湿度（%）30相别直流电阻（mΩ）最大差值(%)标准值（1%）U1--U21.0340.58小于1%V1--V21.037W1--W21.031修后直流电阻试验日期2014.9.18温度（℃）30湿度（%）30相别直流电阻（mΩ）最大差值(%)标准值（1%）U1--U21.0450.38小于1%V1--V21.048W1--W21.0495.4直流耐压和泄漏电流试验修前直流及泄漏试验试验日期2014.8.27温度（℃）30湿度（%）30相别电压0.5Ue1.0Ue1.5Ue2.0Ue2.5UeU相对W、V相及地泄漏电流（μA）V相对W、U相及地58173041W相对V、U相及地587193142标准值各相泄漏电流差别不大于最小值的100%修后直流及泄漏试验试验日期2014.9.18温度（℃）28湿度（%）32相别电压0.5Ue1.0Ue1.5Ue2.0Ue2.5UeU相对W、V相及地泄漏电流（μA）611151732V相对W、U相及地710131835W相对V、U相及地610141537标准值各相泄漏电流差别不大于最小值的100%5.5新线棒下线前交流耐压试验按厂家要求加压50KV试验试验日期2014.9.6温度（℃）28湿度（%）33耐压前绝缘（GΩ）耐压电压（KV）耐压时间（S）耐压后绝缘（GΩ）结论3505060358合格6、经验结论发电机定子绕组发生接地故障后，在确定保护正确动作后，首先应拆除各部位连接，有效隔离故障点，拆除发电机定子引出线，拆除发电机中性点连接母排，拆除双Y型定子接线绕组各分支连接。用兆欧表测量故障绕组绝缘电阻，初步判断故障性质。进一步采用直流脉冲法，用电容器放电来查找定子接地的故障点位置。针对此次事故，我们制定了以下防范措施（1）对我厂发电机在线监测装置加强管理，制定详尽的管理制度，定期开展在线监测装置的巡视，对局部放电量数据及波形进行存储记录，发现数据超过报警值时应该及时汇报并查明原因。（2）运行值班人员应加强定子铁芯及定子绕组出水温度的监测，依据《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》：“定子线棒层间最高与最低温度间的温差达到8℃或定子线棒引水管出水温差达8℃时应报警，应及时查找原因，此时可根据相应事故预想等降低负荷运行，定子线棒温差达到14℃或定子引水管出水温差达12℃，或任一定子槽内层间测温元件温度超过90℃或出水温度超过85℃，在确定测温元件无误后，应立即停机检查处理。（3）在机组小修期间或长期停备期间，把汽、励两侧人孔门打开，进入定子膛内检查端部紧固件有无松动现象，必要时可以打开第一段风区隔板，检查定