浅析发电机励磁回路一点接地故障的查找及处理

黄义元

（永州市涔天河水利水电管理局 永州市 425500）

发电机励磁回路（转子）发生一点接地，即转子绕组的某一点从电的方面来看与转子铁芯相通。由于电流构不成回路，所以按理能继续运行。但这种运行不能认为是正常的，因为它有可能发展为两点接地故障，发电机在运行中发生两点接地时，有很大的短路电流流过短路点，此时，部分线匝被短路，电阻降低，转子电流会增大，其后果是转子绕组剧烈发热，而且因为磁场不平衡而使发电机产生强烈振动。因此对凸极式发电机（水轮发电机）转子绕组发生一点接地时，应迅速转移负荷，停机处理，一般不允许继续运行。

1 现 象

正常时发电机转子绕组正对地或负对地的电压为零或是在接近于零处波动、当励磁回路发生一点接地故障后，保护装置动作发信号提醒运行人员，此时测量转子绕组对地电压会发生变化，正对地或负对地的电压将会比故障前明显增加。

（1）2009年5月29日，涔天河右岸电站1#机运行中，电脑后台报转子一点接地，1#机保护测控屏1G接地保护单元U+=68.6V、U-=45V、U=23.6V,运行值班人员将集电环擦拭无效后，停机吹去滑环上的碳粉,也不起作用，通知检修人员来处理，前后处理了三次才处理好，持续时间一个多月。

（2）2010年5月10日，1#机运行中，电脑后台报转子一点接地，1#机保护测控屏1G接地保护单元U+=1.4V、U-=98V、U=97.4V,停机后检修人员处理时花了近3个小时。

针对这两起发电机转子一点接地的处理情况，如何快速查找接地点并迅速处理好，对确保汛期水电站发电经济效益至关重要。

2 故障原因

发电机励磁回路一点接地故障的原因很多，有可能是制造的缺陷，也可能是安装、检修时留下的缺陷，还可能是长期运行使绝缘老化以及日常维护不好集电环碳粉积聚过多等。主要有如下原因：

（1）日常维护不好，集电环碳粉积聚过多；

（2）滑环绝缘或励磁引线绝缘损坏；

（3）转子线圈端部积灰；

（4）磁极绕组及绝缘垫板受潮；

（5）槽口处保护层老化、断裂、脱落或绝缘损坏。

3 故障的快速查找及处理

3.1 接地故障查找

原则：由外到内，先简单后复杂。按下列顺序查找：

（1）发生接地后，先检查励磁系统引线到集电环部分是否有明显的接地现象，特别是集电环处要对碳粉进行全面的清扫。

5·29接地故障处理过程：先检查保护装置接地（大轴）电刷，固定稳固，接触良好，并进行清洁。开机试验故障依然存在，排除了因接地电刷固定不牢或沾上油污引起接触不良而造成的“假接地”现象。其次，将正常运行的2#机转子一点接地装置调换到1#机上。开机试验同样出现“转子一点接地”故障报警信号，这就说明了微机保护装置本身是正常的。接着对转子外围设备进行检查，对转子滑环、电刷、刷架进行吸扫、开机试验，转子接地故障依然存在。停机、跳开发电机灭磁开关，拉开功率柜输入，输出刀闸，用500V摇表摇测转子绝缘电阻在0.2MΩ以下。因此怀疑可能是转子磁极引线及引线底板螺母、螺栓,机架形成接地回路产生动态接地，但检查人员仔细检查并没有发现磁极有异常。故重新对滑环用酒精进行仔细清洗，连固定滑环螺丝处也彻底清洗了。最后再次对转子摇测绝缘为4MΩ。开机试验，转子一点接地发信号消失。此次故障正是由于对滑环清扫不彻底所导致的。

5·10接地故障处理过程是将碳刷和集电环用汽油及无水乙醇清冼吹干，开机后还是发转子一点接地信号，最后查明是励磁变到发电机转子的引线有一根外绝缘破坏导体搭在电缆桥架上直接接地，将引线绝缘处理好后开机正常。针对不同故障现象（表计指示），采取不同处理措施。

（2）经过第一步后，排除了转子外部的接地故障的可能性，可采取以下方法查找接地故障点：

●利用电压降法确定接地故障点发生的大致位置。当运行中的发电机发现转子一点接地故障后可不立即停机，利用高内阻的直流电压表在其表头上外接上小铜棒分别小心接触两集电环，测量转子绕组正对地电压﹙转子铁心﹚为U+，负对地的电压为U－，如果设定发电机转子绕组的全长为L，则可据以下公式计算出接地故障点与正集电环或负集电环的大约距离，即：

接地故障点与正集电环的距离为：LU+/﹙U++U-﹚。

接地故障点与负集电环的距离为：LU-/﹙U++U-﹚。

如果计算值大于转子绕组至集电环的引线长度，则证明接地故障点不在转子绕组引线或外部而是在转子绕组中间，这样将需要进一步确定接地故障点。

●对转子各个磁极进行检查未发现明显的接地点后，根据上面计算确定故障点的大概位置后，拆开转子线圈的护环或是其绝缘层，采用对地电位分布法进一步确定接地故障点。每拆除一个磁极护环后在集电环上施加直流电压 （施加电压以不超过转子绕组额定电流为准），然后采用灵敏度较高多量程的电压表分别测量每层线圈对地的电压值。越靠近接地点处的线圈对地电压将越低，直到测得的电压为零或接近于零的点即为接地故障点。

3.2 接地故障处理

（1）碳刷、集电环碳粉积聚过多，对碳刷、集电环处进行全面的清扫。

（2）转子线圈端部大量积灰，发电机的积灰常含有油质，可用清洁剂清除干净后补加一层绝缘带。

（3）磁极绕组及绝缘垫板受潮。这种情况多发生在较长时间停机且空气湿度较大时，所以，发电机在长期备用时应投入相应的加热器防止受潮，碳刷及集电环下有碳粉或油污堆积时，可将油污用干布擦拭干净，利用吸尘器将灰尘吸干净。

（4）槽口处保护层老化、断裂、脱落或绝缘损坏，可将槽口处的灰尘吹扫干净后进行修补，增加引线电缆的绝缘。

4 结 语

（1）运行人员应加强设备的日常维护，定期擦拭集电环清除碳粉。

（2）发生发电机转子一点接地故障时，可根据不同的故障象征，采取不同的方法进行查找及处理。