谢宇潮

摘 要：发电机转子接地故障会直接影响燃气轮机设备的使用，影响企业经济效益的获得。本文通过对发电机接地保护装置的故障问题进行探究，分析导致发电机转子接地故障的主要因素，通过对各项因素的全面排查，找出导致设备故障的主要因素，总结发电机转子接地故障的各项因素，为同类保护装置故障处理提供参考。

关键词：燃气轮机;发电机;转子;接地故障分析;处理方式

燃气轮机与发电机转子接地故障虽然不会对发电机设备造成巨大伤害，但是如果不及时处理故障因素，则会引发第二点接地，在故障点故障电流也会随之增大，进而直接影响转子本体的运行造成故障。另外，部分绕组也会被短接，导致气系磁通平衡性丧失，引发轴系系统磁化，带来严重影响后果。因此，在发电机设备出现转子接地故障以后，应当采取必要性的管理手段，确定发电机设备的实际故障点，进而制定合理的处理方法，找到关键故障点;设计科学合理的解决方案，找出最终的接地故障原因，确保发电机的稳定运行。

一、利用RSO实验确认故障

针对不同转子转速可选择重复脉冲试验，检测出转子的接地故障问题，确定出具体故障位置，结合转子绕组找出匝间短路故障。如若在发电机转子内部并未发生匝间短路故障时，RSO实验中所产生的结果为正负极所产生的反射波曲线位置相吻合;如果出现匝间短路故障时，行波所形成的反射曲线则不会出现重合。当接地故障发生在转子内部主绝缘后，两束行波的曲线位置则在短路接地部位起延伸，后续两波形之间也并不会出现重合现象[1]。结合RSO实验可以逐步确认出发电机转子的问题故障所在。

二、接地故障分析

当发电机励磁绕组在高速运作时很容易出现不同的电机故障，一般情况下转子接地故障可以分为永久性接地故障、断续性接地故障以及瞬时性接地故障。永久性接地故障的引发因素主包括两点，其一;励磁回路接地导致;其二，转子回路对地绝缘降低导致。瞬时性接地故障的引发因素是由于在发电机内部，碳粉或者铁屑等杂质积累过多，发电机运行过程中转子快速运转导致杂质飞扬，当密度到达一定值后，则会直接影响大轴，引发转子接地，此类故障的解决方式，可以通过清扫发电机内部解决。另外，如果引线、转子滑环以及槽及槽口等位置出现故障导致绝缘，也会引发转子接地。

（一）检查保护装置与二次回路

一般情况下，每台发电机机组会配备两套发电机转子接地保护装置，其中一套设备在正常运行时使用，另一套则作为准备。如果在对保护装置采样时操作不够准确，那么则会直接影响装置的使用效果，最终电阻的测量结果也会出现差异。通过对两套保护装置的校验，如果并未发现任何异常，那么則能够排除保护装置自身故障因素。发电机转子大轴正负极会与保护装置的输出端相连接，如果在对二次回路检查过程中发现地和线间绝缘出现故障，那么就可以判断是二次回路的问题。

（二）检查注入电压周期定值

一般情况下，发电机组转子回路的地电路不会发生变化，但转子接地保护在调试期间，需要对地电容的大小以及输入电压周期进行调整。随着励磁系统的运行，在RC轴电压回路中电容性也随之发生改变，而所注入的电压周期难以满足稳定电流的需求，因此需要调整注入电压周期[2]。在观察设备接地电阻的变化情况时，如果电阻仍然发生变化，那么则可以排查电压周期定值问题，如果未变化，则可确定其发生故障。

（三）检查励磁碳刷与大轴接地

如果在转子接地后，出现刷辫打火的情况，这主要是由于接地刷辫与大轴之间频繁接触，在转子绕组后会出现地容频繁放电，在此时转子接地时所产生电流为短暂时间的电流，因此相应的接地电阻也在随之改变，影响了在转子接地后对实际电阻值的测量，使得转子接地出现故障。在检测转子接地电阻与接地位置变化情况时，可以人为模拟一侧接地刷辫脱离大轴，另一侧则频繁接触大轴，这时接地电阻发生变化，变化范围大致在20kΩ到150kΩ之间，无法达到保护的作用。如果对正负极碳刷采取碳粉清理以及检查更换，彻底清理刷辫接触大轴区域以及接地刷辫且紧固后，转子接地保护装置仍然发出信号，那么则可以判断励磁碳刷与大轴接地，并不是引发转子接地故障的主要因素。

四、接地故障的处理方式

在查明发电机转子接地故障因素以后，需要针对机组检修情况，加固机组检修励磁母线软连接橡胶，并针对励磁母线软连接螺丝的安装情况进行检查，如果存在不合理之处，应当采取恰当方式对其进行整改与完善。与此同时，在日常维护发电机机组时，应定期检查与清理正负极碳刷、碳刷小室滤网、接地刷辫的使用情况，做好相应处理措施，清洗除尘，同时也应当加大对软连接处橡胶外壳的检查力度，一旦出现不合格的情况，则应当及时更换橡胶外壳，以此加强绝缘效果[3]。另外，机组的频繁启动会导致绕组频繁热胀冷缩，甚至出现蠕变的情况，在超过一定限度之后，可能会出现移位故障导致匝间短路，因此，应当合理安排机组运行机制，及时清除转子各项风险因素，避免转子频繁出现故障，以此保障燃气机发电机的稳定运行。

结束语：

综上所述，导致转子接地故障的外界因素包括接地刷辫以及正负极碳刷接触不良，使得接触电阻数值增大，进而导致转子接地保护作用难以发挥出来，直接影响了保护装置的正常使用效果。一旦转子接地报警，首先应当检查其刷辫及正负极碳刷，并对其进行清洗、紧固，而后在检查转子电压在励磁系统、转子接地保护屏、故障录波等回路或者保护装置是否出现异常;在排除外部回路对转子的影响后，则要停机检查，观察发电机本体或其励磁系统是否出现接地故障。而对于不稳定的接地，除了检查基本项目以外，也应当时刻监视接地情况，在录波器的辅助作用下，跟踪转子实际情况，根据接地时的绕组温度、机组振动、励磁电压以及励磁电流等多个情况，综合判定燃气机发电机的接地状态，结合实际情况判定是否需要进行停机检查。

参考文献：

[1]谢明，谢秋运.某9FA燃气轮机发电机转子接地故障的分析与处理[J].自动化应用，2019（8）：79-81.

[2]代小兵.发电机转子一点接地故障分析与处理[J].盐科学与化工，2020，49（1）：32-34.

[3]张国防，马俊岭.发电机转子接地保护现状分析与处理[J].中国设备工程，2019（15）：52-53.