[发明专利]基于故障电流流向的发电机定子绕组及其电气主回路接地故障诊断方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力系统中发电机定子接地故障的诊断方法，具体是指基于故障电流流向的发电机定子绕组及其电气主回路接地故障诊断方法。 

背景技术

发电机因突发故障而紧急停运，不仅会给发电企业造成重大的经济损失，还可能会影响到电网正常的电力供应。定子接地故障是发电机定子最为常见的故障类型，在某些特定条件下容易迅速发展为相间短路故障，严重危及发电机的安全运行。因此，一旦发生定子接地故障，定子接地保护装置会迅速跳闸并使发电机从系统中解列出来，避免发电机后续受到更为严重的损坏。 

实际上，无论发电机定子绕组还是其电气主回路出现接地故障，均会触发发电机定子接地保护装置动作。因此，发电机定子接地故障点位置不限于发电机定子绕组本身，还包括其电气主回路中各设备及部件，主要包括电压互感器、避雷器、封闭母线等。 

快速而准确的故障诊断方法是最大限度地减少发电机因故障而紧急停运造成的负面影响的关键一环。传统的定子接地故障查找方法是分段拆开发电机的主回路，测量各段的绝缘电阻值。但是，对于非金属性接地、非贯穿性绝缘缺陷等故障原因十分隐蔽的情况，还经常会进行直流耐压或交流耐压试验等破坏性试验。这样不仅费时费力，还存在检测盲区，甚至还会对故障部位造成新的损伤，加大后续的检修工作量。因此，针对难以用绝缘摇表检测出来的定子接地故障，亟需研究出一种能快速准确、简单实用且无需破坏性试验的定子接地故障诊断方法。 

发明内容

本发明的目的是提供一种基于故障电流流向的发电机定子绕组及其电气主回路接地故障诊断方法，该诊断方法无需使用高压试验设备，避免了对故障部位造成新的损伤，而且拆卸工作量小、检测过程简单，能够快速确定故障部位。 

本发明的这一目的通过如下的技术方案来实现的：基于故障电流流向的发电 机定子绕组及其电气主回路接地故障诊断方法，该方法包括如下步骤： 

（1）将主变压器和高压厂用变压器与发电机定子绕组电气主回路断开； 

（2）保留发电机定子绕组电气主回路中的Ⅰ组电压互感器，供发电机手动励磁建压所用，该Ⅰ组电压互感器由三只电压互感器组成，对应发电机本体每相各一只，即电压互感器PTA、电压互感器PTB和电压互感器PTC，将发电机定子绕组电气主回路中的其它暂不需要的Ⅱ组电压互感器、Ⅲ组电压互感器共六只电压互感器以及避雷器抽出来，与电气主回路相隔离； 

（3）分别在发电机定子绕组对应的三相线路中串入九只电流表，九只电流表的串接具体位置为：在位于发电机中性点侧与接地变压器的三相连接线路上分别串入一只电流表、在位于发电机出线侧与封闭母线的三相连接线路上分别串入一只电流表、以及在位于三相电压互感器高压尾端线路上分别串入一只电流表； 

（4）将发电机由自动励磁改为手动励磁，励磁变压器的输入电压为6kV电压； 

（5）驱动发电机旋转至3000r/min，采用发电机励磁系统装置的手动励磁模式，从零开始逐渐手动增大励磁电流来提高发电机的机端电压，避免励磁电流增大过快而引起定子接地保护动作，同时密切监视电气主回路中中性点零序电压变化情况，确保中性点的零序电压不超过定子接地保护动作的整定值； 

（6）在发电机的不同机端三相电压下，利用串接的电流表监测其所在位置的电流值变化情况，来判定发电机定子绕组及其电气主回路是否存在接地故障，并根据对故障位置的分析结果来判断故障点所处的具体位置； 

（6.1）若接地故障位于发电机的某相定子绕组上，则该故障相的位于中性点侧线路上的电流表的数值明显大于另外两相的位于中性点侧线路上的电流表的数值，另外两相的位于中性点侧线路上的电流表的数值基本相同；但对于出线侧和电压互感器下方的电流表，位于三条出线侧线路上的三只电流表的数值均基本相同，位于三条高压尾端线路上的三只电流表的数值也均基本相同；若串接的电流表的数值符合这一特征，则能够判断接地故障点位于发电机内部的定子绕组上； 

（6.2）若接地故障位于发电机外部的某相封闭母线上，则该故障相的位于中性点侧线路上的电流表的数值明显大于另外两相的位于中性点侧线路上的电流表的数值，另外两相的位于中性点侧线路上的电流表的数值基本相同；同时，对于出线侧的电流表，该故障相的位于出线侧线路上的电流表的数值也明显大于另外两相的位于出线侧线路上的电流表的数值，另外两相的位于出线侧线路上的电流 表的数值基本相同；但对于电压互感器下方的电流表，位于三条高压尾端线路上的三只电流表的数值均基本相同；若串接的电流表的数值符合这一特征，则能够判断接地故障点位于发电机外部的封闭母线上；