刘镇
（深圳妈湾电力有限公司 广东省深圳市 518052）
2015年04月27日16时12分，我厂#4机组 “#4机定子接地跳闸”、“发电机失磁联跳”光字牌亮，警铃响，#4机发变组出口开关2204跳闸，灭磁开关MK跳闸，励磁开关Q02跳闸，厂用电快切装置动作正常。
一、检查处理
发电机基波零序电压定子接地保护动作，机组跳闸，设备现场目测检查无其他异常现象。为判断故障原因，确认故障点在发电机内部还是外部，我厂检修人员打开发电机出线盒，解开发电机与封闭母线的软连接，分别对发电机、封闭母线、出口PT进行电气试验。相关试验如下：
（1）发电机三相绝缘分别为6350MΩ、4970 MΩ、3310 MΩ；
（2）直流耐压试验，电压40kV，三相直流泄漏电流分别为27 μA、16 μA 和18 μA；
（3）发电机通过1.5 倍额定电压（30 kV）交流耐压试验。
以上对发电机的各项电气试验结果合格，基本排除了发电机本体存在定子接地缺陷的可能性。
对封闭母线、主变、厂高变、出口PT、避雷器、封闭母线与发电机软连接以及对各支撑处盆式绝缘子外观进行了检查，未见异常。对以上一次设备进行电气试验查找发电机外部各一次设备的绝缘缺陷。
（4）封闭母线连同主变、厂高变的绝缘电阻为140 MΩ，绝缘电阻合格。
（5）在对发电机出口PT 进行绝缘电阻测量、交流耐压试验时， 1PTC 未通过感应耐压试验，试验电压为1.6kV时出现试验设备过流保护。
通过以上试验，判断最发电机出口1PT C相一次匝间短路故障或其他绝缘缺陷引起定子接地保护动作。
更换同一厂家参数相同PT，机组采取手动零起励升压发现，当发电机出口电压升至3kV左右时，发变组保护再次发出“定子接地”报警信号，检查发现发电机中性点有0.26A左右电流，定子电压二次值分别为A：10.5v，B：4.3V,C:13.2V，开口三角电压大于10V,定子接地仍然存在，发电机停止升压。
二、问题分析
2.1故障录波图，如下图所示，
由故障录波图可以看出，本次发电机定子接地保护动作有以下特点：（1）发电机三相机端对地电压及零序电压波形均为正弦波，未发生明显波形畸变，可以判断此次定子接地未发生放电闪络。
（2）故障时三相机端对地电压不对称，机端零序电压3U0 和中性点零序电压均发生偏移。故障缺陷稳定时（机组跳闸前），三相机端对地电压UAG、UBG、UCG 二次值分别为85.360 V、63.762 V、34.002 V，相位差分别为80.5 ?、180.7 ?、100.2 ?，机端零序电压3U0 和中性点零序电压二次值分别为54.731 V 和60.285 V。表明发电机因定子绕组自身缺陷或定子绕组回路一次设备缺陷发生了定子接地保护动作，与我们电气试验发现的1PTC绝缘缺陷相吻合。
（3）波形图0 时刻，机端零序电压3U0 和中性点零序电压均开始增大，并迅速超过定子接地保护报警值10 V（二次值），在动作延时跳闸过程中，继续增大至40 V 左右，在跳闸动作前稳定在55 V 左右。整个过程持续接近300ms，属于突发性故障缺陷。
2.2故障原因分析
通过理论分析单纯的定子接地故障不会影响发电机三相相电压（机端对中性点电压）的对称性，出口PT 三相电流不平衡会引起中性点电压偏移，从而引起发电机三相机端对地电压不对称，当中性点零序电压超过定子接地保护限值时，保护动作。根据以上电气试验结果，结合波形图分析，可以初步判断出口1PTC依然是导致定子接地重要怀疑对象。电科院专家也认可该分析结果并推断，在相同工作电压下，更换的新PT 与4 号发电机出口原1PT 的一次电流可能存在较大差异（即三相一次电流仍不平衡），引起中性点电压偏移，从而引起定子接地保护动作。为证实这一推断，测量新1PT C、原1PT B、原1PT A 在相同交流电压下的一次电流值。具体做法如下：
（1）解开新1PT C、原1PT B、原1PT A 高压尾，将万用表（使用交流电流档）串联接入PT 一次绕组回路。
（2）使用单相交流试验电压分别给三支PT 施加交流电压，通过事先串入的万用表测量三支PT 在相同电压下的一次电流值。
更换的新PT 与原故障PT 二次接线柱在试验电压2 kV 时，新1PTC、原1PTB、原1PTA的一次电流值分别为559 μA、214.1 μA、187.7 μA。结果表明，新1PTC 与原1PTB、原1PTA 在相同电压下的一次电流差异明显，证实了更换PT 后定子接地故障未消除原因的相关推断。再对4 号发电机出口2PT 三支进行相同的试验测试，以供对比。电压2 kV时，出口2PT 组三支PT 的一次电流值分别为468 μA、485 μA、461 μA，三者差异很小，不会引起明显的中性点电压偏移。由此判定，新1PTC 与4 号发电机出口原1PT 的一次电流存在较大差异，导致更换PT 后定子接地故障未消除的根本原因。
三、采取措施
我厂找到三支同厂家、同型号的电压互感器，用以替代原1PT 组的三支PT。给三支新PT 一次绕组施加交流电压，测量三支PT 在相同电压下的一次电流值。在相同试验电压3 kV时，三支PT 的一次电流分别为716 μA、586 μA、780μA，三者差别较小，基本符合要求。更换三支新PT 后，先进行发电机手动零起升压试验。相同线电压3 kV 下，机端零序电压3U0 和发电机中性点零序电压二次值分别仅为0.06 V 和0.07 V，三相机端对地电压对称。继续进行手动升压至额定线电压20 kV，整个过程均未出现中性点电压偏移现象。额定线电压20 kV 时，机端零序电压3U0 和发电机中性点零序电压分别仅为0.67 V 和0.73 V，三相机端对地电压二次值分别为56.78 V、56.64 V、57.23 V，均处于正常范围，说明该发电机定子接地故障得以彻底解决。最终，机组也顺利并网。
四、结论
通过本次故障分析与处理结果，发电机出口电压互感器内部绝缘缺陷引起PT 三相电流不平衡，导致中性点零序电压发生偏移，触发定子接地保护动作，导致机组跳闸。不同批次或者存在差异的出口PT产品，在相同电压下一次电流值存在较大差异，机端零序电压3U0 异常增大，可以引起定子接地保护动作。
论文作者:刘镇
论文发表刊物:《电力设备》2016年第7期
论文发表时间:2016/7/4
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