发电机定子绕组接地故障检查的试验方法

发电机定子绕组接地故障在电厂时有发生，如在发电机大小修、做预防性试验时，交直流耐压试验中会有发生定子绕组绝缘对地击穿的情况，发电机在运行中亦会遇到定子绕组绝缘击穿的情况。发电机定子绕组接地后，可能烧毁定子绕组和定子铁芯。

发电机定子绕组在运行和试验中发生接地后，必须找出接地点并设法消除。发电机定子绕组绝缘击穿点可能在上层绕组上，也可能在下层绕组上，可能在端部，也可能在槽部。定子绕组端部接地点故障容易寻找，但定子绕组槽部接地故障，特别在下层故障时不容易寻找。发电机定子绕组接地故障的寻找有加压观察法、分割法、电桥法和开口变压器法。

一、加压观察法

加压观察法是对故障相和地之间加压，观察定子绕组是否有放电声和火花或轻微烟缕。这种方法仅适用于接地电阻接近于零且接地部位在定子端部的情况。定子绕组接地部位在槽部有时能观察到，大多数情况下不能观察到，因为槽部定子绕组被槽楔挡住了。若要打掉定子槽楔观察。则工作量太大。即使全部打掉槽楔也可能观察不到，因为下层被挡住了不好观察或很难观察到火花。

二、分割法

分割法是将有接地故障的相从并头套处分割成两半，用摇表检测每一半的绝缘电阻，绝缘电阻较低的一半即为有接地故障。再将有接地故障的一半绕组分割成两半，依次类推，直到检测出接地故障为止。

该方法的缺点是要将定子绕组从并头套处解开，会耽误工期，甚至工期往往不允许，且不能准确确定接地故障点位置。对于汽轮发电机，定子槽一般为几十甚至上百槽，用该方法可能要解开若干个并头套才能找到定子绕组接地故障位置。对于水轮发电机，一般为几十至几百槽，如TS1280/150-68型发电机定子槽为500多槽。要用分割法准确寻找发电机定子绕组接地故障，可能要解开几十个甚至更多的并头套才能找到接地故障。这对于大修中的发电机既不能保证工期也不经济。

烫开和焊接这些并头套需要较长的时间，并头套的焊接一般采用银焊，银焊条是很贵的，在焊好后尚需检查焊接质量，然后还需将并头套包扎，包扎并头套也要浪费大量的绝缘材料。对于定子绕组为水内冷的发电机，定子并头套的焊接相当困难，在焊接时既要保证接头焊接质量，又不能将线圈冷却水管堵塞，焊好后除检查接头焊接质量外，尚需作水压试验检查绕组内冷却水管是否畅通。

三、直流电桥法

直流电桥法测量发电机定子绕组接地故障的原理如图1-1所示。

图1-1 直流电桥法测量发电机定子绕组接地故障原理接线

将电桥的测量端子X₁和X₂分别接往定子故障相的首端和尾端，故障相两侧的定子绕组构成电桥的两臂，用可调电阻箱构成电桥的另两臂，外施直流电源。当电桥平衡时，则有

R₂Xr＝R₁（L－X）r

式中  X——从定子绕组首端至故障点的距离(m)；

L ——每相定子线圈总长度(m)；

R₁、R₂——电桥桥臂电阻(Ω)；

r——定子绕组每米长度的电阻(Ω/m)；

R_g——接地电阻(Ω)。

所以  

X＝R₁/（R₁＋R₂）·L

用直流电桥法计算确定的故障位置与实际故障位置或多或少总有偏差，通常只能判断故障点的大概位置。这种方法只能称“粗测”，为找到确切的故障点位置，必须采用直观确定故障点位置的方法进行“细测”，这就是故障定位。

四、开口变压器法寻找定子绕组接地故障

1．开口变压器法原理

该方法是在发电机定子绕组接地相对地施加交流电压，用开口变压器跨接在定子槽相邻的齿上，轴向移动开口变压器，通过测量开口变压器绕组感应电势的变化来判断定子组接地故障位置。

开口变压器法测试原理如图1-2所示。

图1-2 开口变压测试原理图

在开口变压器上绕制线圈，当定子绕组中通以交流电流时，便会在定子铁芯中产生磁通，该磁通流经槽齿、铁轭和空气隙闭合，因为空气隙的磁阻较大，故该磁通较小。但当开口变压器置于定子铁芯槽齿上构成闭合回路时，流经槽齿、铁轭和开口变压器铁芯闭合的磁通就大，该磁通在开口变压器线圈上便感应电势。

该电势大小与定子绕组通过的电流密切相关，当定子绕组未发生接地故障时，开口变压器在定子线槽上沿轴向移动时，同槽的感应电势应基本一致。当线槽中线圈存在接地点时，则同一槽中的上下层线圈总电流在接地点处就要发生变化，闭合回路的磁通也要发生相应变化。用该方法逐槽检查，便可确定定子绕组接地点位置。