发电机定子接地情形、损坏预判及处理

状况下，电流会从相位流向地，致使电路故障，甚至可能对装置和人员造成损害。因此，发电机定子接地问题需要及时排除。

      斯坦福一般都是操作低压发电机，其中性点都是不接地或经消弧线圈接地的，因此，当发电机内部单相接地时，流经接地点的电流仍为发电机所在电压网络（即与发电机有直接电联系的各元件）对地电容电流之总和，而不一样之处在于故障点的零序电压将随发电机内部接地点的位置而改变。

      如图1、图2：假设A相接地产生在定子绕组距中心点a处，a表示由中心点到故障点的绕组占全部绕组匝数的百分数，则故障点各相电势为aEA、aEB、aEC；而各相对地电压分别为：

      上式表明，损坏点的零序电压等于损坏相的电势，再反一个方向，但是前面要乘一个a，说明发电机定子绕组单相接地时，故障点的零序电压将随着故障点位置的不同而改变。同样康明斯也可以求出发电机的零序电容电流和网络的零序电容电流分别为

      当发电机内部单相接地时，实际上无法直接获得故障点的零序电压Ud0（a），而只能借助于机端的电压互感器来进行测定。机端各相的对地电压分别为 

      由于取得了零序电流和零序电压，因此康明斯可以利用零序电流构成定子接地保护，也可以利用零序电压组成定子接地保护。但是无论是零序电流和零序电压的接地保护，对定子绕组都无法达到100%的保护范围。这对于大容量的机组而言，因为震动较大而出现的机械磨损或出现漏水等原因，都可能使靠近中性点附近的绕组产生接地损坏。如果这种故障不能及时发现或排查，则一种可能是进一步发展成匝间或相间短路；另一种可能是如果又在其它地点出现接地，则形成两点接地短路。

      这两种结果都会造成发电机的严重故障，因此，对大型发电机组，特别是定子绕组用水内冷的机组，应装设能反应100%定子绕组的接地保护，100%定子接地保护设备通常由两部分结构，即是利用三次谐波电压和基波零序电压配合作业。其中三次谐波电压构成的接地保护可以反应发电机绕组中a＜50%范围以内的单相接地损坏，且当故障点接近于中性点时，保护的灵敏性越高；而利用基波零序电压结构的接地保护，则可以反应a＞15%以上范围的单相接地故障，且当损坏点越接近于发电机出线端时，保护的灵敏性越高。因此，利用三次谐波电压比值和基波零序电压的组合，结构了100%的定子接地保护。

      同步交流发电机接地装置电路如图3所示，通常地线、定子接地的分类

     发电机中性点的接地方式与定子单相接地损坏电流的大小、定子绕组的过电压、定子接地保护的实现等因素有关，尽管接地程序不同，但均要求单相接地电流尽量小些，动态过电压倍数低些和易于实现高灵敏度的定子接地保护。我国目前运用的发电机中性点接地方式具体有以下几点。

      这种方事其实是利用了中性点不接地，而发电机中心点只是利用单相电压互感器来检测基波电压以及三次谐波电压。采用这种接地方式需要使发电机的单相接地电容电流小于安全电流，想要保护无死区的定子接地也是可以的，但是需要注意不要使用互感器铁芯的作业磁密偏高的单相电压，通常情形下起一次的额定电压即可为发电机的额定电压。

      这种策略是靠调节中性点接地变压器二次侧的电阻来限制接地损坏时的有功电流。采用这种接地程序的目的，具体是为了降低机端金属性接地时，健全相发电机定子绕组过电压，减轻发生谐振的可能性。

      发电机中性点经消弧线圈接地后，可使接地故障电流减少到安全电流以下（300 KW及上以发电机一般都欠补偿到1 A以下），从而有效地防范了接地故障发展成相间或匝间短路。

     发电机的中性点是绝缘的，如果一相接地，表面看构不成回路柴油发电机组厂家，但是因为带电体与处于地电位的铁芯间有电容存在，发生一相接地，接地点就会有电容电流流过。单相接地电流的大小，与接地绕组的份额成正比。当机端发生金属性接地，接地电流较大，而接地点越靠近中性点，接地电流越小，损坏点有电流流过，就可能出现电弧，当接地电流大于5A时，就会有烧坏铁芯的危险。

      发电机定子接地是指发电机定子绕组中产生与接地的状况。造成发电机定子接地的原因有以下几种：

（1）绝缘击穿或老化：定子线圈绕制在铁芯上，绝缘层起到隔离的功用。如果绝缘层破损或老化，会导致电流从绕组中直接流向铁芯，并与接地产生联系。

（2）机械损伤：在运行中，发电机中的零配件可能会出现故障或机械损伤，如定子铁芯变形、线圈短路等，导致接地。

（3）安装误差：发电机的装配过程中，装配不到位或装配步骤中产生误操作，可能会引起定子绕组的接地状况。

（4）过电压。在市电过电压的情形下，定子绕组会产生过电压，在长时间的过电压功能下会产生绕组接地。

法（1）发电机发出“定子接地”报警后，应判明接地相别和真、假接地。当定子一相为金属性接地时，通过转换定子电压表可测得接地相对地电压为零，非接地相对地电压为线电压，各线电压不变且平衡。定子绝缘电阻检测测得“定子接地”电压表指示为零序电压值。因为“定子接地”电压表接在发电机电压互感器开口三角绕组的两端，因此，正常运转时“定子接地”电压表的指示为零（开口三角形接线的三相绕组相电压相量和为零），当定子绕组产生一相接地时柴油发电机故障灯图，因开口三角形连接的二次绕组连接的三相绕组相电压为100/3V，故“定子接地”电压表的指示3U0=3ⅹ100/3=100V。

（2）如果一点接地发生在定子绕组的内部或发电机出口，且为电阻性柴油发电机厂家，或接地发生在发变组主变压器低压绕组内，切换测量定子电压表，测得接地相对地电压大于零而小于相电压，非接地相对地电压大于相电压而小于线电压，“定子接地”指示小于100V。

（3）当发电机电压互感器高压侧一相或两相熔断器熔断时，其二次侧开口三角绕组端电压也要升高。如U相熔断器熔断，发电机各相对地电压未发生变化，仍为相电压，但电压互感器的二次侧电压测定值因U相熔断出现了变化，即UuvUwu降低，而Uvw仍为线电压（线电压不平衡），各相对地电压Uu0Uw0接近相电压，Uu0明显降低（相对地无电压升高），“定子接地”电压表指示为100/3V，发“定子接地”信号（假接地）。

      真假接地的根本差异：真接地时，定子电压表指示接地相对地电压减少（或等于零），非接地相对地电压升高（大于相电压但不超过线电压），而线电压仍平衡。假接地时，相对地电压不会升高，线电压也不平衡。

      容量在150KW及以下的发电机，当接地电容电流小于5A时，在未处理故障前允许发电机在市电一点接地的状况下短时运转，但较多不超过2h;单元接线的发电机变压器组寻找接地的时间不得超过30min。对于功率或接地电容电流大于上述规定的发电机，当定子电压回路单相接地时，要求立即将发电机解列并灭磁。这是考虑接地发生在发电机内部，接地电弧电流易使铁心损坏，另外，接地电容电流能使铁心熔化，熔化的铁心又会致使故障区域的扩大，使高效铁心“着火”，由单相短路发展为相间短路。

（2）当接到“定子接地”报警后，应判明真、假接地。若判明为真接地，应检查发电机本体及所连接的一次回路，如接地点在发电机外部，应设法解除。如将厂用电倒为备用电源供电，观察接地是否消失。如果接地不能清除，对于200KW以上的机组，应在30min内停机。如果查明接地点在发电机内部（在窥视孔能见到放电火花或电弧），应立即减负载停机，并向上级调度汇报。如果现场检查不能发现明显损坏，但“定子接地”报警又不消失，应视为发电机内部接地，30min内必须停机检验排除。

（3）若判明为假接地，应查看并判明发电机电压互感器熔断器熔断的相别，视具体情况带电或停机替换熔断器。

      发电机定子接地故障是发电机的易发损坏之一，由于大型发电机在电力装置中占有重要地位，其铁芯工作磁密很高、材料利用率高、造价昂贵、构成复杂、损坏后修理作业困难。基于此，文章结合主要示例，浅谈了定子接地的原因，并提出了故障解决及防范手段。总之，发电机定子接地是一种易损的电机故障，需要导致足够的重视。在发电机的检修、维护和管理方面，应采取一系列方案，尽可能减轻发电机定子接地的产生，保持发电机的长久稳定运转。