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发电机定子绕组接地故障诊断方法探讨

发布时间：2011/4/12 阅读次数：2625 字体大小: 【小】【中】【大】

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摘　要：以诊断一台50 MW双水内冷汽轮发电机定子绕组接地故障为例，探讨发电机定子绕组接地故障的诊断方法。

　　关键词：发电机；定子绕组；接地故障；诊断方法；探讨

　　Abstract: Taking the ground fault of stator winding of 50 MW dua l internal water cooler turbo-generator for example, the diagnosis method for ground fault of ge nerator stator winding is discussed.

　　Keywords: generator; stator winding; ground fault; diagnosis me thod; discussion

　　1998年7月5日，四川五通桥电厂1号发电机在运行中定子绕组绝缘击穿，发出定子绕组一点接地信号。停机检查，A相对地绝缘电阻仅为250 Ω，揭开端盖检查未发现异常。为了尽快查找到故障点，决定用大电流将击穿点烧穿查找，结果接地电阻反而变成高阻（50 kΩ），并且未观察到有任何放电现象。抽转子后进一步寻找发电机定子绕组接地点位置。结合本次接地故障寻找过程，探讨发电机定子绕组接地故障的诊断方法。

1直流电桥法寻找定子绕组接地故障

1.1直流电桥法原理

　　直流电桥法测量发电机定子绕组接地故障的原理如图1所示。将电桥的测量端子X1和X2 分别接往定子故障相的首端和尾端，故障相两侧的定子线圈构成电桥的两臂，用可调电阻箱构成电桥的另两臂，外施直流电源。当电桥平衡时，则有：

　　式中：X——从定子绕组首端至故障点的距离，m；

　　L——每相定子线圈总长度，m；

　　R1、R2——电桥桥臂电阻，Ω；

　　r——定子绕组每米长度的电阻，Ω；

　　Rg——接地电阻，Ω。

　　用直流电桥法计算确定的故障位置与实际故障位置或多或少总有偏差，通常只能判断故障点的大概位置。这种方法只能称“粗测”，为找到确切的故障点位置，必须采用直观确定故障点位置的方法进行“细测”，这就是故障定位。

1.2直流电桥法寻找定子绕组接地故障实例

　　以四川五通桥电厂1号发电机定子绕组接地故障寻找为例。试验采用图1所示接线，电桥桥臂R1、R2采用可调电阻箱，固定R2为30 000 Ω，R1作为可变电阻，电桥另两臂由故障相A相故障点两侧的定子线圈电阻构成，外施直流电压。调节R1电阻，当检流计指针为零时电桥平衡，读取R1电阻值为3 300 Ω。将故障相A相总长度算出后，用式（1）即可确定故障点位置。

　　该机定子总共42槽，每相由28只线棒串联组成，其中上下层各14只。每相上层线棒长度为 3. 506 m，每只下层线棒长度为3.830 m。A相绕组首端出线连线长度为4.500 m，尾端出线端连线长度为1.000 m，A相绕组中间端连线长度为3.100 m。A相绕组线圈总长度为

（3.506+3.830）×14+4.500+1.000+3.100=111.304 m

　　代入公式（1）进行计算，得

　　A相首端距离故障点位置

　　扣除首端出线端连线长度

　　12.243-4.500=7.743 m

　　从首端数第1只线棒为下层，第2只线棒为上层，扣除第1、2只线棒长度7.743-3.506 -3.830=0.407 m。

　　由此可知，初步判断故障位置应在从首端数的第3只线棒上，具体应在第2槽下层线棒励端位置。由于线圈内存在换位，实际长度可能存在误差，导致计算的故障点位置存在误差。

2单开口变压器法寻找定子绕组接地故障

2.1单开口变压器法原理

　　该方法是在发电机定子绕组接地相对地施加交流电压，用单开口变压器跨接在定子相邻齿上，轴向移动单开口变压器，通过测量单开口变压器线圈感应电势的变化来判断定子绕组接地故障位置。

　　单开口变压器法测试原理如图2所示，在单开口变压器上绕制线圈，当定子绕组中通以交流电流时，便会在定子铁芯中产生磁通，该磁通流经槽齿、铁轭和空气隙闭合，因为空气隙的磁阻较大，故该磁通较小。但当开口变压器线圈置于定子铁芯槽齿上构成闭合回路时，流经槽齿、铁轭和开口变压器铁芯闭合的磁通就大，该磁通在开口变压器线圈上便感应电势。该电势大小与定子绕组通过的电流密切相关，当定子绕组未发生接地故障时，开口变压器在定子线槽上沿轴向移动时，同槽的感应电势应基本一致。当线槽中线圈存在接地点时，同一槽中的上下层线圈总电流在接地点处要发生变化，闭合回路的磁通也要发生相应变化。用该方法逐槽检查，便可确定定子绕组接地点位置。

 2.2接地故障实例

2.2.1试验接线

　　仍以四川五通桥电厂1号发电机定子绕组接地故障寻找为例。试验接线如图3所示，T为调压器，T1为电压互感器（10 000 V/200 V，高压侧为300 mA，代替试验变压器用于升压），R为水阻（约85 kΩ），当接地电阻Rg降低时，用水阻起限流作用。定子线圈回路电流与Rg有关，本次试验通入200 mA电流，此时外施电压为125 V。开口变压器上用?0.29 mm铜丝绕制2 200匝线圈，其感应电势用真空管毫伏表测量。单开口变压器置于定子嵌线槽上，跨接定子相邻两齿构成闭合磁路。



2.1.2试验结果及分析

　　该机定子线圈每相由两个部分组成，其故障槽A相连接顺序如图4所示。

 1) 从A相首端通入电流200 mA，首端对地电压为125 V，B、C相不加压，开口变压器跨接相邻齿，从励端至汽端移动开口变压器，其线圈感应电势测试结果如表1所示。

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