王梓任，毕 旭

（国网新源控股有限公司潘家口蓄能电厂，河北 唐山 064300）

1 引言

发电机在运行过程当中，发生的转子绕组对地短路现象，通常称之为转子接地。转子接地是运行中经常出现的故障，如果转子电流较大会导致烧毁转子，甚至还会造成更严重的后果[2]。转子一点接地故障给设备带来巨大隐患，本文针对本次事故原因进行全面的排查、分析并进行处理。

2 故障发生

故障前运行方式为电气主接线系统：潘遵I 回线运行，潘遵Ⅱ回线经母联联络运行；四母线带4 号主变运行，五母线带2 号、3 号主变运行。厂用电系统：4 号主变带厂用电Ⅱ段，两段分段运行。机组：2 号机组带-60 MW 负荷抽水运行、4 号机组带-60 MW 负荷抽水运行、3 号机组停机态。

2020 年10 月11 日22：55，2 号机组抽水，带-60 MW 负荷抽水运行。

2020 年10 月12 日00：46，计算机监控系统报励磁系统综合报警。 保护装置转子接地保护功能启动，1.52 s 后复归。保护装置转子接地保护功能再次启动，二段定值延时5 s 后动作于跳闸，并向监控系统发出信号和联动停机。监控系统报“2 号机组定子或转子接地保护动作”、“2 号机变组保护动作总信号动作”、“2 号机组保护装置动作，启动电气事故停机流程”。 根据监控系统故障、流程信息及继电保护信号检查情况分析，可以初步判断为2 号机组转子接地故障，导致2 号机组抽水转停机。

3 问题排查

3.1 保护专业检查情况

保护专业人员现场查看保护装置信息，2 号机组转子接地保护实时接地电阻值为0.33 kΩ，拷取保护装置动作报告如表1 所示。

表1 保护装置动作报告

根据上述保护装置报告可知，00：46：47 转子一点接地保护第一次启动，1.52 s 后保护返回，30 s 后（00：47：17）转子一点接地保护再次启动，5 s 后动作于跳机。

转子接地保护定值如表2 所示。

表2 保护定值

保护专业人员现场查看故障滤波器波形，转子一点接地保护第一次启动波形如图1 所示。

在图1 中看出转子一点接地保护第一次启动时转子接地电阻为2.38 kΩ，约1 s 后转子对地电阻恢复（大于300 kΩ 是表示对接地阻值良好），保护返回；录波图2 中看出保护再次启动时启动电阻为8.5 kΩ，5 s 内接地阻值均达到跳闸定值后动作于跳机，判断保护正确动作。

图2 转子一点接地保护第二次启动波形

3.2 消防系统情况检查

现场检查风洞外机组消防系统控制主机报警指示灯亮并伴随有报警声，消防控制主机报警信息只有烟感报警，无温感报警，未满足消防动作逻辑，气体喷洒未动作。

3.3 励磁系统情况检查

现场检查励磁调节器录波及信号动作情况如图3。

图3 励磁系统强励启动波形

由图3 分析可知，00：46：38 机组机端电压出现下降趋势，励磁电流由1 500 A 逐渐增加至强励电流4 000 A，强励时间持续10 s，强励结束后，励磁电流恢复至0.9 倍额定励磁电流1 738 A，机端电压降低为93%额定机端电压，于此同时无功功率则降低为-25 Mavr，同时励磁系统欠励限制动作。

由图4 可知，00：47：22 机组停机，停机前励磁电流保持在1 738 A 基本不变，机端电压维持在93%左右额定机端电压，无功功率为-45 Mavr左右。

图4 停机过程励磁系统波形

3.3 机组转子检查情况

（1）为了更为准确，安全的转子对地绝缘进行测量。在现场选取绝缘摇表，选取的规格应为500 V[3]，对地电阻值0 MΩ，确认2 号机组转子存在对地绝缘薄弱点，需要进行全面检查。

（2）立即组织人员对2 号机组转子进行全面的检查。

首先，打开风洞排风系统排风，现地观测风洞里温湿度计上显示的数值温度为：33℃，湿度为：12%。其次对2 号机转子进行全面的检查，检查发现转子38 号磁极处连接钢母线有过热烧熔痕迹。如图5所示。

图5 烧损故障点

同时拆解钢母线发现烧毁严重如图6 所示。

图6 拆解后烧损的钢母线

图7 钢母线支撑螺杆烧损情况，综合上述图片可以看出固定支撑螺栓、绝缘垫块、绝缘套管和磁极间连接钢母线均有不同程度烧损痕迹。检查中用内窥镜对2 号机组转子其他部位的钢母线及下层Ω型铜连接板等情况进行了检查和拍照，未发现异常情况。

图7 螺杆烧损情况

4 故障原因分析及处理步骤

4.1 故障原因分析

潘家口电厂机组具有双转速的特点，转子在设计上存在42 极和48 极切换的功能，因此磁极间的联络较为复杂，为双层钢母线叠压固定，且钢母线为裸露形式。由于运行中环形钢母线受电磁力和离心力作用存在应力磨损，安装中可能会存在绝缘垫块受力不均，38 号磁极处钢母线固定支撑螺栓绝缘套管运行时间长（28 年），造成双层钢母线之间绝缘套管绝缘降低，上下层钢母线发生短路，造成部分磁极被“甩出”工作回路，引起励磁系统强励动作，短路点电流增大，产生高温，造成钢母线熔化，钢母线的熔化物与支撑螺杆连接，从而引起转子一点接地保护动作并甩负荷跳机[4]。

4.2 处理步骤

拆下38 号磁极处及其相关联的钢母线，拆除螺栓与绝缘垫块进行检查，发现螺栓、绝缘垫块和钢母线均有不同程度烧损痕迹。

对拆除部位进行打磨处理并擦洗干净，将钢母线等热熔部件残渣清理干净。通过盘车对转子其他磁极进行检查，未发现异常。清理完成后对故障点周边的37、38、39 号磁极进行直流电阻及绝缘电阻试验，并对其他磁极进行了抽查，数据均合格；同时在机组滑环处对5 个滑环分别进行了绝缘接地电阻测量，测量数据合格。

相关测量结果如下：

更换3根钢母线、12块绝缘垫块、9个绝缘套管，1 个Ω 连接板并进行转子电气预试，1 000 V 摇表测试转子对地绝缘为32.9 MΩ，分段测试阻抗未见异常，转子试验数据合格。

2 号机组手动升速、自动空转、零起升压、空载等试验，机组运行正常，试验过程中继电保护装置转子绝缘在线测值为300 K（装置显示最大值，表示绝缘正常）。

5 结语

通过本次事件的问题排查与处理步骤，解决了转子一点接地的故障[5]。在设备运行一段时间后，观察效果比较理想，希望本文能够为抽蓄电站的运行及维护提供参考。