CT故障对发电机转子的影响分析

姚 远 马文欣 孙文林 李学卫 王党开

(华能云南滇东第二发电厂，云南 曲靖 655507)

1 故障前运行方式

500kV升压站为3/2接线方式，第一串、第二串为完整串。#5主变带110kV I母线运行于500kV I母线，#6主变带110kVⅡ母线运行于500kVⅡ母线。#1启备变运行于110kVⅡ母线。

2010年500kVⅡ母线母差A相差动动作，A相动作电流值为5.271A(一次值10542 A、CT变比为2000/1)。选择基准容量SB=1000MVA、UB=525kV，500kV侧的IB1=1099.7A，22kV侧的IB2=26243.96A。

系统最大运行方式的正序阻抗XS1=0.0612Ω，零序阻抗XS0=0.1376Ω，发电机的正序阻抗 XG1=0.274Ω，主变的正序阻抗 XT1=0.194Ω、零序阻抗XT0=0.14Ω。

系统的负序阻抗 XS2=0.0612Ω，1#发电机电源的负序阻抗X1g2=0.274+0.194=0.468Ω。5023开关A相CT短路后电流的标么值:

500kV系统为中性点直接接地系统，发生单相接地故障时的短路电流Ik=Ik1+Ik2+Ik0，且Ik1=Ik2=Ik0所以5023开关A相CT短路后的负序电流:

由2台发电机提供的短路负序电流标么值:

该厂的发电机型号参数相同，因此每台发电机提供的短路电流近似相等，所以由#1发电机提供的负序短路电流为:

1#发电机机端负序短路电流:

2 产生负序电流的原因

1)输配电及供电系统电网结构不合理，或有大容量的单相负载，使系统三相负载不平衡，造成发电机不对称运行，这种情况产生的负序电流可能在定子中存在时间较长。

2)系统内或发电机本身产生不对称性短路故障，如输电线路单相接地，两相短路，发电机定子匝间、相间短路等产生的负序电流，存在时间较短。

3)系统发生非全相运行，如带有单相重合闸的输电线路，或发电机并 (解)时，出口断路器发生非全相合 (断)路，这时负序电流的存在时间就要由故障点消失的时间长短决定。

3 负序电流对发电机的危害

3.1 转子表面局部过热而发生转子烧损事故

负序电流在定、转子气隙中建立一个以同步转速旋转，其方向与转子转向相反的负序旋转磁场，相对转子而言，负序旋转磁场以2倍的同步转速切割转子，在转子表面各部件 (如大齿、小齿、槽楔、护环等)上感应2倍工频电流。

铁芯中的倍频电流因集肤效应，在铁芯表面流通，该电流在铁芯中的损耗使转子铁芯表面发热，铁芯温度升高。倍频电流在转子绕组、阻尼绕组中流过时，引起绕组附加铜损，使转子绕组温度升高。转子铁芯中的倍频电流铁芯中环流时，大部分通过转子本体，也越过许多转子金属部件的接触面。因接触面的接触电阻大，在一些接触面会形成局部高温，造成转子局部烧损事故。根据现场烧损事故分析，有如下特点:

1)大齿表面过热变色，横向槽两侧过热痕迹较重，局部变色发蓝。

2)护环及本体嵌装面有过热烧伤，局部发黑、发蓝，烧熔化和放电痕迹。

3)转子槽楔及搭接处，邻近小齿有过热松动现象。

3.2 负序电流导致转子振动

3.2.1 振动原因

1)是负序磁场以2倍同步转速切割转子及转子本身，磁路不对称，故负序旋转磁场的轴线与转子纵轴重合时，磁阻小、磁通大，在转子上的作用力矩大，与转子横轴重合时，滋阻大，磁通小，在转子上的作用力矩小，这样在定、转子之间产生交变的电磁转矩，致使转子所受力矩也是交变的，转子因此产生振动。

2)是转子上的2倍工频电流流经转子上各部件，因其使用材料不同，各自的热容量也不同，如护环的热容量较小，在护环与转子本体之间就会形成温差，使护环失去紧力。目前，转子护环与本体之间的紧力标准对3000 r/min转子来说，冷态松脱转速不低于3700 r/min，故在3000 r/min下残余紧力值不大，护环与本体之间存在温差就容易使护环紧力消失，失去紧力后，因径向位移量很小，不会在轴上自由回转，但在不平衡力作用下，护环可能一侧紧贴转子轴表面，而另一侧稍离转子轴表面，使转子中心偏移，转子产生振动。另外，负序电流在转子表面局部产生高温过热，转子受热不均，发生不对称热变形也可能使转子产生振动。

3.2.2 振动特点

振动的发生与发电机不对称运行时间的长短及产生负序电流的大小有关，而且随三相不平衡电流的增大而增大，并包含随时间增长而加大的成分，同时也可能随励磁电流的增大而加大，可用改变励磁电流大小来测量振动的变化，找出振动的原因。

4 预防负序电流的措施

1)发电机出现不对称运行时，应是根据负序电流产生的原因，采取相应的措施，尽量降低发电机的不对称度，来保持发电机电流、电压的三相平衡，或及时将发电机与系统解列。如果发电机在并解列时出现非全相运行时，应控制发电机有功功率为最小，调整励磁电流，使定子三相电流不对称值降至最低，再断开出口断路器，在正常运行中出现不对称运行时，应严格按现场规程规定及时进行调整。

2)根据发电机承受负序电流的能力，装设负序电流保护或报警装置。

3)装设发电机出口断路器失灵保护，确保出现非全相运行时，能将发电机及时与系统隔离。

4)提高发电机的安装、检修、制造工艺，进而提高发电机承受负序电流的能力。

5)提高发电机出口断路器的安装、检修、制造质量，并采用断路器三相联动机构确保断路器三相同时可靠动作，防止发生非全相情况。

5 结束语

以上通过对负序电流的产生、危害及采取的措施的分析，提高了对负序电流的认识，了解了负序电流对机组及电网安全稳定运行的危害，在日常运行及维护中，加强防范产生负序电流的措施，保障了机组及电网安全稳定的运行。