龚登科(黔东火电厂，贵州黔东557702)

某600MW汽轮发电机转子接地故障原因分析及处理

龚登科
(黔东火电厂，贵州黔东557702)

本文介绍了某电厂600MW汽轮发电机运行期间，因转子引线发生金属性动态接地，造成机组停运。本文将对故障产生的原因进行分析，并对故障点定位和如何尽快处理此类故障进行经验总结，同时也对转子接地保护接入方式进行了探讨。

汽轮发电机；转子接地；原因分析；故障处理

2013年12月14日，某火电厂600MW汽轮发电机转子一点接地，转子一点接地保护低定值段动作，程序逆功率保护动作于停机。保护动作于停机后，再次对机组进行冲转。在盘车过程中，转子对地绝缘大于500MΩ，转速上升至200 r/min，转子对地绝缘为0。投入励磁系统进行零起升压后，转子接地保护仍然动作。

1 故障定位及原因分析

发变组保护故障录波记录转子正对地电压191 V，负对地3 V。转子正负极间电压为270 V。

因发变组保护故障录波记录的对地电压之和与转子正负极间电压不对应，发电机厂家检修人员要求重新对发电机进行冲转，查找故障点。

断开发电机励磁回路，在发电机升速过程中，测量转子对地绝缘为0时，汽轮机定速；在检测到稳定接地后，对转子接地极和大轴之间施加交流电流，以烧成稳定接地点，在静态时也能找到位置；发电机升速至3 000 r/min，通过零起升压，用万用表测量转子正对地和负对地电压，判断故障点位置。

3天后机组重新点火冲转，从升速开始采用5 000 V电动摇表测量转子对地绝缘，在汽轮机定速200 r/min时测得转子对地绝缘为0，对转子和大轴施加交流电，最大电流为6 A，拟通过施加交流电流经接地故障点产生热量形成一相对稳定的接地点。将发电机升速至3 000 r/min，手动零起升压，断开发变组保护转子接地保护转子电压以及失磁保护转子电压回路，在发电机空载电压分别为10%，20%，30%，50%额定电压时测量转子电压和正、负极对地电压，其中转子负对地电压分别为1.69 V，1.71 V，1.91 V，1.93 V，负对地电压与转子电压不成比例上升，说明接地点在转子引线部位。

经查文献〔1〕，设备制造厂家《转子线圈结构图》中第13号部件为绝缘块，出厂时漏装。该引线螺钉处在正常情况下被槽锲盖住，机组检修时一般不会打开。引线最上层铜箔在安装时被螺帽压伤(断口形状与螺帽外形一致)，在转子高速运转时离心力作用下，因引线未压实，该上层铜箔发生金属疲劳断裂。又因未压绝缘，导致该铜箔导体断裂翘起后只要转速稍高(210 r/min)便直接与钢性槽锲接触，发生金属性接地。

以上问题为产品制造、监造时对隐蔽点验收不到位，属于制造厂制造质量问题。

2 故障处理

因接地点在转子引线部位，确定打开发电机励侧端盖不抽转子检查处理。具体步骤如下:

1)在等待汽轮机缸温降低过程中，拆除发电机励侧化妆板、励侧碳刷架、外端盖；

2)汽轮机缸温至150°C时改为0.5 h手动盘车180°，实际因手动盘车太慢，采用电动点动操作盘车方式；

3)8号瓦油系统加堵板隔离，视情况每次盘车前在8号瓦处轴颈处淋适量油润滑；

4)拆卸8号瓦、密封瓦、励侧内外上端盖、转子风扇叶片；

5)拆除励侧挡风环固定螺栓，将挡风环下沉，留出位置进行检修处理；

6)厂家人员退出转子风扇叶轮下负极槽锲，发现转子绕组引线铜箔最上一片断裂翘起，而该块槽锲安装时未做绝缘处理，因此判断此处即故障点，如图1左上方所示。

图1 转子绕组引线铜箔断裂

7)剪除该处断裂翘起的铜箔片，在2个螺帽上方加盖绝缘块(厂家按设计图纸配供的)。另外图1左上方螺钉处导线是一个爬坡段，需加三角形绝缘块压实并用绝缘销锁紧。拆开转子正极引线也存在同样的槽锲下未压绝缘问题，按负极同样的方式进行处理。

上述新增绝缘块为工厂标准件，且正负极(相差180°)同时加装，该处在转子大轴部半径较小，增加的绝缘块重量约500 g，不至于对转子动平衡造成较大影响。处理后情况如图2所示。

图2 转子绕组引线绝缘盒

3 故障经验总结

3.1 故障点查找问题

转子一点接地故障点查找方法很简单，即用万用表测量转子正对地和负对地电压，由此推测故障点位置。对于火电机组，如因转子接地保护动作跳机，为迅速查明处理故障，应尽快再次锅炉点火，将汽轮机冲转至3 000 r/min，采用零起升压至10%，20%，30%，40%，50%的额定电压。在本次转子故障处理时，因现场人员经验不足，厂家未及时提供指导，导致二次点火冲转查找故障，耽误了抢修工期。

零起升压查找故障点电压较低时，碳刷固有的接触压降，将影响测量位置判断。该汽轮发电机转子空载额定电压为157 V，零起升压10%时，对应转子电压为15.7 V，测得转子负对地电压为1.69 V，按推算接地点在线圈总匝数的10%处。但随着转子电压逐渐升高，负对地电压仍为1.71～1.93 V，基本不随转子电压的升高而明显变化，推算的接地点就不再是线圈总匝数的10%处，而是越来越靠近转子引线，考虑碳刷接触电压的影响，可以判断接地点就在引线处。

3.2 转子接地保护的投入方式

目前国内大型火电发电机组转子接地保护采用投一点接地跳闸和两点接地跳闸两种方式〔2－3〕。以往转子一点接地均不投跳闸，随着近年大量的大机组投运，很多专家认为大型发电机转子发生一点接地故障如发展到两点接地，部分转子绕组被短路，可能烧伤转子本体，振动加剧，甚至可能发生轴系和汽轮机磁化，修复更加困难，因此发变组保护制造厂家在提供的文献〔4〕《RCS－985发电机变压器成套保护装置300MW机组保护整定计算书》中直接将转子一点接地保护投跳闸。

文献〔5〕DL/T684—2012《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》也规定:“无论水轮发电机或汽轮发电机，在励磁回路一点接地保护动作发出信号后，应立即转移负荷，实现平稳停机检修。”

实际发电机励磁回路可能因封闭母线进水、更换碳刷操作失误等造成转子接地，另外转子内部一点接地故障也并不影响机组运行，并且因两点接地造成发电机转子损坏的概率很低。从减少机组非计划停运角度，有必要将发电机转子一点接地保护投信号，一点接地后迅速组织分析，判断故障性质和可能的危害程度，能排除的故障(如漏水等)及时排除，并由两点接地保护动作于跳闸。

4 结论

本文针对某火电厂600MW汽轮发电机转子一点金属性接地故障进行了故障定位查找以及原因分析，对设备质量问题提出了针对性的处理措施，保证了机组健康稳定运行。同时对于该例故障，总结得到了600MW汽轮发电机转子一点接地的故障查找经验以及对于行业标准中转子接地保护接入方式的探讨。

〔1〕东方电机股份有限公司.汽轮发电机安装说明书〔S〕.2004.

〔2〕中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.继电保护和安全自动装置技术规程:GB/T 14285—2006〔S〕.北京:中国标准出版社，2006.

〔3〕南京南瑞继保电气有限公司.RCS－985发电机变压器成套保护装置技术使用说明书〔S〕.2005.

〔4〕南京南瑞继保电气有限公司.RCS－985发电机变压器成套保护装置300MW机组保护整定计算书〔S〕.2005.

〔5〕国家能源局.大型发电机变压器继电保护整定计算导则:DL/ T684—2012〔S〕.北京:中国电力出版社，2012.

Reason Analysis and Treatment of Rotor Grounding Fault of 600MW Turbo Generator

GONG Dengke
(Qiandong Thermal Power Plant，Qiandong 557702，China)

This paper introduces the outage caused by the dynamic grounding of rotor leads during the operation of a 600MW turbo generator in a power plant.This paper analyzes the causes of the fault，and summarizes how to located the fault and deal with such faults as soon as possible.At the same time，it discusses the accessmode of the rotor grounding protection.

turbo generator；rotor grounding；causal analysis；fault treatment

TM311

B

1008-0198(2017)03-0088-03

龚登科(1972)，男，湖南长沙，高级工程师，工学学士。

10.3969/j.issn.1008-0198.2017.03.025

2017-04-05