大型汽轮发电机定子接地故障及处理方案

大型汽轮发电机定子接地故障及处理方案

作者：刘溦

来源：《科技信息·下旬刊》2017年第08期

摘要：近些年来，我国大多数的发电厂中所用汽轮发电机设施正常运行时产生的组合力都能够达到设施的设定额度，其运行指标以及多项技能也都可以达到标准工作方式的需求。但是，汽轮发电机的定子组件在生产以及实际应用中是属于独立的部分，因为关于发电机定子组件方面的研究发展在近年来没有较大的突破，使得发电机定子组件生产、实际应用等方面的技术受到了很多的束缚。因为发电机的定子部件是一个独立的整体，也使得其维修保养等工作难度较大。本文对引起大型汽轮的发电机定子部件触地故障的各种因素进行深入客观的分析，并就定子部件的故障检查和处理给出了可行性的应对措施。

关键词：定子触地故障；发电机定子；主要危害；故障原因；应对措施 引言：

汽轮发电机中的定子部件其主要组成部分有定子底座、定子铁质芯体、定子绕线组、冷却件、放线盒等，在发电机的正常工作状态下，整个发电机的总体重量以及强大的外力作用都会作用在定子底座上面，与此同时，定子绕线组因为受到持续运转的磁场以及高电流电压的作用力，一直表现出椭圆形的振动模型，并且其受到的外力作用非常大，这些因素导致它非常容易出现触地故障。当触地故障发生时，发电厂本身并不能够及时对故障做出判断以及维修处理。本文以实际定子触地故障为分析对象，就故障发生的具体原因、应对措施等进行探究，其研究结果对降低定子部件触地事故的发生率有非常重要的现实意义。 一、发电机的定子绕线组发生触地故障危害巨大

发电机的定子绕线组发生触地故障最常见的方式就是定子绕线组对定子铁质心绝缘体的破坏引发的单相型触地故障[1]。当触地故障发生时对发动机本身最大的损害就是损坏定子的铁质芯体以及单相型触地发展成为匝间型或者相间型发电机内部短路。定子铁质芯体的损坏程度是由故障触地位置的电流值IF以及故障存在的时间t两个因素共同来决定的，如果触点电流值IF的数值越发，定子铁质芯体的损坏就相应的更严重。如果只是损坏了定子绕线组的绝缘体部分，而没有损坏定子的铁质芯体，相比较而言，其停机维修的时间会比较短，而且维修工序较少；但是一旦出现定子铁质芯体的损坏故障，因为其构造非常复杂，使得整个停机维修的时间会加长很多，并且维修工序复杂。在发电机的正常工作中，有时候定子的绕线组绝缘体损坏以及单相型的触地故障是不可避免的，但是完全可以通过相应的处理方式对定子的铁质芯体进行有效的保护，使其免受损坏，避免引发非常复杂的后果。

根据分析影响其发生故障程度的两个关键因素可以得出，只要将定子绕线组单相触地点的电流值IF以及故障发生的时间尽可能的缩小就可以有效地避免定子的铁质芯体被损坏[2]。在

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降低定子触地故障发生率的具体实施方法中还有一种就是利用合理的处理方法避免定子绕线组绝缘体影响较小的单相型的损坏发展成为影响巨大的匝间型或者是相间型的定子内部短路故障。

二、发电机定子绕线组发生触地故障的原因

发电机定子绕线组中的绝缘体承载高电压的强度非常高，并且对于超负荷的电压也有一定的负荷能力，在发电机正常工作时，绝缘体媒介物消耗指数tan &数值较小并且保持非常好的稳定性，绝缘体的总体寿命平均值a为25-30。通过以往定子绕线组发生的触地故障原因进行分类，可以分为内部因素和外部因素两种。发电机定子绕线组发生触地故障的内部因素主要有：第一，定子的绝缘体材质由于长期处于绕线组冷却及发热的工作过程中，受到机械作用力的长期影响很容易出现裂缝、弹性缺失，甚至严重时出现击穿现3象。正常工作温度下，绝缘体上的粘合材料以及浸透漆的融化外流，加快了绝缘体材质的老化速度。第二，定子绕线圈的两端位置在正常运转时、高速运转时或者是突发性短路时，产生的巨大电能力会使其变得松动，松动情况下运转一段时间就会出现磨损。第三，发电机正常工作产生电晕放电的同时会产生氧化氮以及臭氧，臭氧是强性氧化物质，接触到绝缘体时会对其造成侵蚀，氧化氮遇水发生化学反应生成硝酸或是亚硝酸，对金属材料造成腐蚀，将纤维材料的性质变脆。

发电机定子绕线组发生触地故障的外部因素主要有：第一，发电机冷却水的电传导率超出标准或者漏水情况。第二，与定子绕线组连接在一起的设施发生单相型触地故障。第三，发电机高压传感器中的三角形开口出现融化断裂现象。第四，定子绕线组以及发电机的排风道上长期积累的灰尘与油泥等影响正常散热。第五，冷却水进水管不通，冷却水供给不够。 三、发电机定子绕线组发生触地故障时的应对措施 （一）判断触地故障的真假

判断发电机定子绕线组是否已经发生触地故障的重要点是如果真发生了触地故障，触地位置的电压明显降低，非触地位置的电压会有所升高，并且线路的电压保持平衡[4]。如果没有发生触地故障，线路每个位置的电压不会出现升高的情况，整体线路的电压也并不平衡。 （二）发电机定子绕线组触地故障的应对措施

发电机的工作机组出现跳机后，专业维修工作人员根据跳机时发电机启动的保护程序类型、波形以及具体参数值对跳机事故进行分析，判断得出发电机内部构造事故，然后进一步的研究事故原因。最终经过层层确认，得出为发电机定子绕线组触地故障。针对这一故障，给出下面一系列的应对措施，避免更严重情况的出现。

一，首先对定子鼻端位置的绝缘体进行拆除，对上下两层的连接线路用气焊的方式进行拆除，然后根据检查结果，对定子绕线组以及其两端的构造部件进行拆除。

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二，将定子的线槽楔退出，然后拆除掉上层的线轴。

三，将定子底槽位每层之间的材料进行拆除，然后拆除掉下层的线轴。

四，清洁、修理、检测拆除下来的定子线轴。对于已经烧毁的水电连通盒进行更换并全面检查发电机所有的线轴，使所有的线轴做耐压性能的检测（通常运行标准为（JB/T 6204-2002）与绕线组冷却状态下的直流电阻数值进行检测，只有符合标准的线轴才能够接着使用。 五，先安装定子下层线轴，两端位置扎紧，并安装各层之间的固形材料。 六，然后安装定子上层线轴，头部位置与相间都要扎紧。 七，安装好定子头部零部件。

八，定子头部加胶发热处理，固定后冷却。

九，安装定子线轴鼻端位置的连通线，连通线要做焊接处理。

十，安装定子头部绝缘进水管，并做热水流试验以及定子水压水路试验。 十一，定子鼻端位置做绝缘处理。

十二，定子端部进行内部支撑环和扎环处理。 十三，定子底槽打入槽楔。

十四，做定子铁质芯体的破损试验，最后验证。 十五，清洁定子端部位置并喷漆。

通过以上这些实际处理工序，有效的处理了发电机定子触地事故。 四、结束语

综上所述，发电机定子触地事故在发电机总体事故中占有很高的比例，并且导致事故发生的原因比较多，在面对发电机定子触地事故时首先应该仔细排查，找出真正引发事故的原因，然后针对性的对其进行处理，并在处理后对各部件进行相关的标准试验，使处理发电机定子触地事故的工作效率有效的提升。 参考文献：

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[1]杨文超，古青，张俊珍.大型汽轮大电机定子接地故障的诊断与处理实例[J].中国电机工程学会大电机专委会学术交流会，2013（7）：23-25.

[2]黄少锋，贾文超.大型汽轮大电机定子单相接地故障定位新方法[J].电力系统保护与控制，2017（9）：35-40.

[3]刘玉帅，许铭洋.大型汽轮发电机定子接地故障及处理措施[J].防爆电机，2016（5）：54-55.

[4]朱文鑫.发电厂汽轮发电机定子接地故障分析及检查处理对策[J].企业技术开发，2016（1）：100-101.

作者简介：刘溦 男（1989-4）贵州贵阳人 汉族 本科学历 助理工程师 主要从事工作和研究方向是火电厂电气一次设备检修维护及电气一次设备安全可靠运行和检修改造方面