刘惠娟

（华电电力科学研究院中南分院，湖北武汉430000）

某电厂135MW发电机定子接地故障原因分析与处理

刘惠娟

（华电电力科学研究院中南分院，湖北武汉430000）

某电厂135MW燃机发电机两套发电机保护3U0定子接地保护动作并甩负荷停机，检查发电机定子B相接地。故障发生后，通过分析事故经过，确认发电机装配存在安全隐患是造成此次定子接地故障的主要原因。本文针对故障原因提出了相应的防范措施，有效降低事故发生概率及减小事故范围及程度。

135MW燃机发电机；定子接地；装配螺帽；止退片

0 引言

某电厂135MW燃机发电机运行中两套发电机3U0定子接地保护动作，机组甩负荷停机，判断故障为发电机定子B相接地。通过分析事故经过和解体检查，发现定子膛内有金属异物，运行中该异物与定、转子转动摩擦，导致铁芯融化和定子线圈绝缘损坏并与铁芯短路，此时定子接地保护动作跳闸停机。

通过现场分析诊断，在发电机内护板高压风管膛内装配螺帽加装非导磁材料的止退片，可有效防止螺帽脱落。

1 机组概况

某电厂135MW燃机发电机是南京汽轮电机厂生产的QFR-135-2-13.8空冷型发电机，定子线圈采用多股双玻璃丝包线制成半组式线圈，端部藉玻璃布板支架及涤玻绳扎紧固定于机座两端，其出线头安放在励磁机端，线圈间连接采用银焊。

2 发电机定子接地故障诊断及原因分析

2015年7月28日该发电机10:08并网，带满负荷运行。8月11日机组负荷维持在105MW左右运行，15:48发电机3U0定子接地保护动作，断路器跳闸保护动作停机。

经检查，发电机A屏和B屏两套发电机保护3U0定子接地保护同时动作。该保护采取双重冗余配置，两套保护采样电压取自不同的PT开口三角绕组，基波零序过电压保护定值为8V，两套保护动作时3U0电压均为23.5V，保护正确动作，排除保护误动。

故障发生后，拆除发电机机端和中性点软连接，分相测量发电机定子绕组对地绝缘电阻，A相和C相绝缘电阻合格，B相对地绝缘电阻为零，判断故障为发电机定子B相绕组接地。

将定子膛内异物取出后，确认其为发电机内护板高压风管膛内装配螺帽（装配图如图1所示），直径为60 mm，厚10mm，该螺帽是金属导磁材质，外表面镀金色涂层（正常装配及烧损后照片如图2、图3所示）。

由于该螺帽安装的部位是在发电机内护板上方1点钟位置（从燃机侧看），可分析判断该故障发生原因是:在发电机运行中，该螺帽从内护板上松动脱落后，从上部落下经定子线圈端部缝隙中掉落到转子护环上，在风力和磁力的共同作用下，进入到定子膛内气隙中（气隙尺寸为65mm），随着转子转动沿轴向做不规则圆周运动，并在定转子之间发生碰撞摩擦，使得定子铁芯和转子表面有不同程度擦伤(如图4所示)。

根据螺帽损伤情况分析，螺帽在气隙内是做近似滚动运动（因为螺帽的损伤面在外圆周面，两侧端面没有擦伤痕迹，如图3所示），螺帽在气隙内沿圆周转动的同时也在一定范围内作轴向移动，轴向移动范围大约为1.5m。由于气隙的不均匀，转动的螺帽对定子37槽和36槽之间铁芯产生严重挤压（从燃机侧看约5点钟位置），使该处铁芯表面共12段严重擦伤变形并造成该部位铁芯片间短路。短路部位在交变磁场下形成涡流。涡流损耗产生的热量使铁芯局部温度升高并使得铁芯片间绝缘进一步劣化，这样的恶性循环产生的高温最终导致这部分铁芯融化和定子第37槽上层线圈绝缘损坏并与铁芯短路，此时定子接地保护动作跳闸停机（铁芯损坏情况如图5所示，烧损后线棒如图6所示）。

3 发电机定子接地故障处理

9月12日在拆除发电机燃机侧端盖内护板后，发现在定子37槽附近有金属异物，并发现有明显的烧灼痕迹。9月14日18:10将发电机转子从膛内抽出，进一步确认受损情况。经检查，膛内金属异物为发电机内护板高压风管膛内装配螺帽。

为了尽快修复受损的发电机定子，9月15日决定对发电机定子进行返厂修复，拆除发电机定子后，厂家为尽快完成修复工作，采用了保留原有的定子外壳，更换成品B129B的定子，变更出线铜排和引线的方式缩短修复时间。在发电机内护板高压风管膛内装配螺帽加装了止退片以防止螺帽脱落。定子经过内外机座装配、定子连接线装配、喷定子连接线绝缘漆、表面覆盖漆、烘培、冷却及出厂试验等工作后定子运回电厂。

电厂立即组织进行定子就位，按程序开展发电机找中、回装凉风器、闭式水管等工作。完成发电机膛外检查及定子部分交接试验后穿入定子膛。经过找中后连接靠背轮恢复轴承座，恢复顶轴油系统、中性点及出线柜接线及热工测温测振探头等。

9月17日该发电机回装工作结束，启动升速完成各项开机试验后，全部测量和试验数据满足并网条件，于4时35分顺利并网发电。

4 结语

（1）在发电机内护板高压风管膛内装配螺帽加装非导磁材料止退片，可有效防止螺帽在运行中松动脱落，降低事故发生概率及减小事故范围及程度。目前，该发电机在稳态负荷工况时，机组安全可靠运行。

（2）从此次事故可看出制造厂家设计上存在安全隐患，从厂家提供给用户的图纸和实际装配不一致，应完善新投产机组定期相关检查项目，加强设备安装、调试和运行中存在薄弱环节的管理，制定整改方案，尽快实施。

[1]刘万顺.电气系统故障分析[M].北京：中国电力出版社.1998.

[2]韦兴安，毛明慧.135MW汽轮发电机定子绕组单相接地故障的检查与处理[J].企业与科技发展，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

刘惠娟（1975-），女，湖北武汉人，学士，高级工程师，研究方向：电气一次设备高电压绝缘试验。