摘要：引起发电机转子一点接地故障的原因很多，但是掌握转子一点接地的保护原理，定期对励磁系统进行检查、清扫能很好的预防故障的发生，同时运用测量与计算相结合的方法能更快的查找故障点，不但可以省时省力，增加发电机利用小时数，而且能够提高发电厂的经济效益，本文基于水轮发电机转子一点接地故障分析及处理展开论述。
关键词：水轮发电机；转子；一点接地；故障分析及处理
引言
发电机发生转子绕组绝缘故障的原因很多，有可能是制造缺陷或是安装与检修留下的缺陷，也可能是长期运行使绝缘老化等。发电机转子绕组的绝缘故障，绕组变形、端部严重积灰时将会引起发电机发电机转子接地故障，表现为转子一点接地、两点接地和层间、匝间短路等形式，转子一点接地故障是水轮发电机组常见的故障形式之一，发生一点接地故障时励磁绕组与地间尚未形成电气回路，影响较小，但若未及时排查故障，导致发电机转子两点接地或多点接地故障时，会破坏定、转子间气隙磁场，导致力矩不平衡，引起机组震动；严重时会烧损转子绕组、定子铁芯，造成事故甚至危害人身安全。因此，当发电机转子出现一点接地后，应迅速转移负荷，停机立即组织人员查找故障、消除故障，一般不允许继续运行。当发电机发生转子一点接地保护报警时，可从保护装置误报、集电环刷架接地、接地电刷接触不良、转子绕组绝缘受损或老化、励磁回路接地，转子磁极及其附件在离心力作用下产生位移或变形导致的动态接地等方面进行逐次排查。
1转子一点接地的现象
发电机发生转子一点接地时，总控单元后台发信报警，“发电机转子一点接地”警铃响起，表计指示无异常，转子回路一点接地时未形成电流回路，发生的故障接地点没有电流过，励磁机和发电机均正常运行，此时，运行人员遵循操作规则执行检查“转子一点接地”保护信号是否能够复归，若能复归，则为瞬时接地;若不能复归，应检查转子一点接地保护是否正常，经运行人员对发电机保护屏总复归按钮进行复归后信号消失未再报警。通过万用表测量转子正、负极对地电压均为51V，查看保护装置内测量转子电压正负极电压为102V，a=50%，接地位置未发生变化、转子电压正负级测量均显示正常，初步可判断为发电机转子为瞬时接地，鉴定是否发生了接地，某极对地电压降到零，另一极对地电压升至全电压(正、负极之间的电压值)，说明确实发生一点接地。
2转子接地危害
发电机正常运行时，发电机转子电压(直流电压)为几百伏左右，励磁电路对接地电压约为励磁电压的一半，机组正常运行时，转子额定电压为275V，对接地电压为e/2=275V/2=137.5V，包括转子绕组在内的整个励磁电路对接地绝缘。因此，转子绕组或励磁电路发生轻微接地时，不构成电流路径，对发电机没有直接伤害，但发电机已经形成事故危险。因为稍微接地后，励磁回路对接地电压提高，容易引起两点接地，两点接地发生时，转子绕组的一部分短路，另一部分电流增加，破坏发电机转子磁场的对称性，就等于发电机剧烈振动，无功功率减少，转子电流通过转子本体，电流多会破坏转子，引起大型轴磁化，可能导致严重后果，如果这个问题不及时进行停机处理，转子绕组绝缘及励磁电路的其他装置会严重过流，造成其他故障，危及发电机安全，造成经济损失，特别是在洪水时期(6～9月)，转子发生了一些接地故障，停机检查导致掉期，更大的经济损失是不可避免的。
3故障查找和处理过程
3.1转子回路及保护装置检查
机组停机后确认转子电路，各部分没有异常，绝缘资格，测试转子动态绝缘，从0到额定过程的转速，励磁绕组，碳刷，集电极环绝缘，通过检查结果，消除转子电路异常引起的故障。检查保护装置回路，正确布线，正确接地绝缘，保护装置测试数据正常，正确操作，解决保护装置和电路异常引起的故障问题。
3.2接地点查找及处理
通过前面分析，在停机状态下分别检查励磁变低压侧及三相电缆，发现B相电缆接地，最终用电缆接地故障查找仪在距励磁变低压侧32m处找到接地点，B相电缆绝缘层损坏，导线裸露与桥架接触，导致接地，进行绝缘处理，故障消除。
3.3根据过去的检修与维护经验，转子接地故障的主要原因有以下三点
第一，是转子磁极接地；第二，转子极外围设备接地(包括集电极环、励磁引线、励磁装置、励磁变压器低压侧等)；第三，保护装置或保护电路异常。
3.4故障查找总结
电源环、励磁引线和转子极电路的静态绝缘电阻在锁定后的励磁盘柜中测量，r = 253m，然后检查转子磁极周边设备，检查转子磁极，确保没有明显的接地点，清洁滑环和弹簧片的碳粉，并测量绝缘电阻；r = 1290m，我们为了排除转子磁极动态接地的可能性，离开保护装置，在没有人的情况下对发电机空转进行进一步检查，在转速从0上升到额定速度的同时，转子的上升速度绝缘电阻器r = 1290m，空转运行正常运行的情况，电源柜、直流开关装置、转子绝缘监测装置等装置没有异常，故障记录装置记录的波形对故障前后的励磁电流、励磁电压没有重大变化，确认励磁差动保护动作没有异常，判断励磁电路没有异常，然后验证保护装置的测试数据是否正常，保护装置的行为测试是否正常。
初步判断为保护电路的异常而导致失败，保护装置报告接地位置在50%，重新检查了17，18，19号三极，或没有发现明显的接地点，因此进一步确定了解决保护电路问题的方向，首先检查发电机大轴接地碳刷位置，防止大轴接地刷固定不良、接触不良或油污染等引起的误报现象，我们测量了大轴对地面电阻值r = 0.23，满足了要求，但是发现，大轴表面涂了一层绝缘漆，还没有干，接地刷表面在大轴旋转摩擦上也贴了很多油漆，可能会增加大轴接地电阻，励磁电压变为低压侧单相接地时，转子正极、负极对接地电压发生了较大波动，但正极和负极电压稳定，转子保护工作，这里，往复转子显示一点接地保护的接地位置约为50%，直流注入转子显示一点接地保护的接地电阻可以为负，如果转子的轻微接地动作与上述两者之一匹配，则可以通过以下两种方法确定励磁可变低压侧是否接地:(1)在关机状态下，检查励磁可变低压侧各相电缆绝缘性，说明相绝缘性低的情况下相应的接地点。(2)空载时检查励磁电压在低压侧的相对电压，电压低的相为接地相。
4故障处理经验教训
4.1制定发电机励磁系统和转子集电环碳粉积灰清理，按照维护保养计划开展定期检查清扫工作。
4.2发电机正常运行时，应经常测量励磁回路对地绝缘电阻，其阻值不低于0．5MΩ，定期采用气源管吹扫可能因污染其他的原因而接地部位。
4.3发电机起立升压过程中定期切换励磁机A/B套励磁机装置，保证A/B套励磁机装置在故障时无扰动进行自动切换。
4.4加强对发电机接地碳刷的日常维护检查，定期检查发动机大轴接地碳刷的压力和磨损情况、清理大轴上的油污，保证大轴可靠接地从而消除转子上由叶片产生的静电荷。
4.5启机前对励磁机座所衬垫的绝缘垫与励磁机壳体、螺栓进行绝缘遥测。
4.6加强电气维护人员对发电机故障时的应急处置能力的相关培训学习。
5结束语
发电机出现转子一点接地故障的主要原因是发电机制造过程中存在缺陷，对此在以后的工作中应该注意：经常清理碳刷、滑环及引出线槽口处的碳粉；转子引出线槽口处采用高强度绝缘漆等绝缘材料覆盖；条件允许的情况下将引出线槽口处处理成圆弧状，以减少其对引出线绝缘的损害。
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