冉 帥，侯小虎，楊樹鋒，何雪芳

（溪洛渡水力發(fā)電廠，云南 昭通657300）

0 引言

某水電站安裝有3臺(tái)型號(hào)為1DH8661-3WE24-Z的立軸半傘式水輪發(fā)電機(jī)。相關(guān)參數(shù)：額定容量：770MW，額定電壓：20kV，額定電流：24699A。

定子繞線方式：波繞，定子繞組接線：8Y，分支線棒數(shù)：48。

機(jī)組配置有基波零序電壓和三次諧波電壓定子接地保護(hù)、低頻注入式定子接地保護(hù)，中性點(diǎn)經(jīng)二次側(cè)帶負(fù)載電阻的接地變壓器接地，設(shè)備配置接線圖見圖1。

1 事件描述

2018年2月3日20：01，該電站9F 發(fā)電機(jī)保護(hù)A、B 套定子接地保護(hù)動(dòng)作跳閘停機(jī)，發(fā)電機(jī)出口斷路器分閘，發(fā)電機(jī)滅磁停機(jī)，監(jiān)控先后收到“9F A套發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)跳閘”和“9F A 套發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)跳閘”事件信息。

2 接地相別及主設(shè)備區(qū)間定位

根據(jù)9F 發(fā)電機(jī)故障錄波波形及裝置報(bào)文，故障前A、B、C 三相電壓平衡，均為11.4kV 左右，無零序電壓。故障時(shí)，發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)入地電流為24A，B 相電壓躍升到18.0kV、C 相電壓躍升到18.8kV，A 相電壓降低為1.8kV。故障時(shí)刻三相電壓如圖2所示。

圖2 故障時(shí)刻機(jī)端三相電壓相量圖

根據(jù)機(jī)端三相繪制三相電壓相量圖。由相量圖（圖2）可知，故障時(shí)三相電壓均有較大變化，但線電壓UAB、UBC、UAC均無較大變化，且A 相電壓為1.8kV，B 套保護(hù)裝置采集機(jī)端零序電壓為85.34V，可初步判斷為發(fā)電機(jī)定子A 相在靠近機(jī)端處（距中性點(diǎn)距離為85%）發(fā)生單相接地故障。

斷開發(fā)電機(jī)出口斷路器（GCB），將機(jī)端各YH 拉至檢修位置，拉開發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地刀閘（斷開接地變），測(cè)試電氣一次設(shè)備絕緣（包含定子繞組、IPB 封閉母線、勵(lì)磁變等部分），絕緣搖表1000V 檔測(cè)得接地電阻阻值為0Ω，數(shù)字萬用表測(cè)得對(duì)地電阻為18Ω，可初步判斷為金屬性接地。

3 接地分支及線棒定位

3.1 故障分支定位

在確定發(fā)電機(jī)定子繞組A 相金屬性單相接地基礎(chǔ)上，解開發(fā)電機(jī)A 相定子繞組8個(gè)分支在中性點(diǎn)處的連接線。在A 相出口與地之間施加交流電壓，通過故障接地點(diǎn)形成交流回路?？紤]到單相接地故障電流對(duì)定子鐵心存在的損壞風(fēng)險(xiǎn)[4]及故障電流檢測(cè)靈敏度，選擇3A 交流小電流，測(cè)試接線及原理見圖3。

圖3 外加小電流查找故障分支

經(jīng)柔性線圈電流傳感器在出口側(cè)對(duì)8個(gè)分支逐一測(cè)量，僅在第7分支測(cè)得3A 交流電流，故確定接地故障存在于第7分支。

3.2 故障線棒定位

在確定接地點(diǎn)位于第7分支后，保持試驗(yàn)接線和回路電流不變，根據(jù)發(fā)電機(jī)故障錄波信息提供的大致接地位置，采用柔性線圈電流傳感器對(duì)第178槽至第261槽線棒進(jìn)行針對(duì)性電流測(cè)試。經(jīng)檢測(cè)，第7分支的第238號(hào)槽上層線棒直線段上端有電流而直線段下端無電流，故判斷接地點(diǎn)在第238號(hào)槽上層線棒，示意見圖4。

圖4 電流互感器針對(duì)性故障排查

4 接地故障描述

在前期故障定位基礎(chǔ)上，拆卸第238槽線棒下端固定擋風(fēng)板，檢查定子鐵心及線棒端部。確認(rèn)第238槽下端左側(cè)鐵心第4臺(tái)階（自下往上）存在3片斷齒，斷齒突出并切割上層線棒，造成定子繞組一點(diǎn)接地，見圖5示意。

圖5 定子鐵心端部斷片割損線棒主絕緣示意圖

5 結(jié)束語

經(jīng)過本案例的實(shí)際應(yīng)用，故障錄波分析加小電流測(cè)試的方法，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）故障定位快速精準(zhǔn)。故障錄波可初步判定故障區(qū)間、相別、大致接地位置，小電流測(cè)試方法靈敏且試驗(yàn)接線靈活。本次故障的排查定位，耗時(shí)約8h，有效減少發(fā)電機(jī)非停時(shí)間，且為后續(xù)處理工作的及時(shí)開展贏得時(shí)間，縮短機(jī)組檢修工期，提高機(jī)組的全年等效可用系數(shù)，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益良好。

（2）操作簡(jiǎn)單，工作量小。本方法僅需拆解發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)分支連接線和故障位置擋風(fēng)板，完成常規(guī)交流耐壓試驗(yàn)接線，勞動(dòng)量小，人力資源耗用少。針對(duì)采用固定擋風(fēng)板冷卻結(jié)構(gòu)和定子繞組為波繞組且分支線棒數(shù)量較多的大型發(fā)電機(jī)，本方法優(yōu)勢(shì)明顯。

（3）對(duì)完好部件的破壞小。本方法以定子繞組外加電流為關(guān)鍵控制要素，調(diào)節(jié)試驗(yàn)電壓，可有效防止接地點(diǎn)故障擴(kuò)大，避免鐵心燒毀。

（4）試驗(yàn)設(shè)備簡(jiǎn)單易得。本方法所需試驗(yàn)變操作臺(tái)、滑動(dòng)變阻器、鉗形電流表為發(fā)電企業(yè)常備設(shè)備，便于取得，有利于故障的應(yīng)急排查和處理。