浅析发电机励磁回路接地保护.docx

浅析发电机励磁回路接地保护 摘 要：目前发电机转子一点接地保护通常采用新型叠加直流电源切换采样原理,代替了以往的转子一点接地绝缘检测装置。当发生一点接地后，只发出信号，以便尽快检查，一点接地动作后，自动投入转子两点接地保护，动作出口全停。否则,其后果是非常严重的。 关键词：转子一点接地；叠加直流电源切换采样；全停 0. 引言 某发电厂2008年8月8日21点#6发电机运行中，突发多年不遇的大暴雨，#6发电机“转子一点接地”信号报警发，检查发电机转子一点接地保护动作测量值为7 K，及时检查励磁回路发现发电机碳刷小室由雨雾吸进，进行遮盖处理后转子绝缘值逐渐恢复到正常值。 2010年10月13日8点10分，#6发电机停机期间，“转子一点接地”信号报警发，保护动作测量值为3.9K，后经检查为转子一点接地保护测量回路线有短路现象，检修处理后正常。 由以上的事例说明发电机励磁回路由于绝缘降低或损坏较容易发生一点接地故障，当发生一点接地之后，回路并不构成电流通路，故无电流流过故障点，励磁绕组的电压仍保持正常，因此可保持机组继续运行，对发电机无直接危害。在发生一点接地后，若发电机仍继续运行，而其它点绝缘水平降低时，则可能发生转子回路第二点接地。 1. 励磁回路两点接地危害 发电机励磁回路一点接地故障，是常见的故障形式之一。此时，励磁绕组与地之间尚未形成电气回路，所以并不对发电机造成危害。如相继发生第二点接地故障，则会严重威胁发电机安全。 励磁回路两点接地后，励磁绕组将被短接一部分，其后果是： 使发电机转子磁场发生畸变，力矩不平衡，引起机组强烈震动，严重危害发电机的安全。 由于故障点流过很大的故障电流，将产生电弧烧坏磁线圈和转子本体。 励磁回路两点接地可能使汽轮机汽缸磁化。 可见，励磁回路两点接地其后果是很严重的。因此，我们必须深入分析，采取有效措施，将其危害消灭在萌芽状态。 2 新型叠加直流电源切换采样装置的动作原理分析 为了对发电机励磁回路接地保护有更深的熟悉、了解；目前的励磁回路一点接地保护主要有：电桥式、叠加直流电压式、叠加交流电压式和乒乓式等不同原理的保护。其中，叠加直流电压式保护是一种简单有效的保护原理，下面将叠加直流电压式保护原理、动作值及动作时限、出口方式、动作原因及如何处理作如下分析： 2.1发电机励磁回路接地保护装置简介 过去中小型机组一般都装设有一点接地绝缘检测装置和两点接地保护。现在广泛采用转子一点接地保护代替以往的转子一点接地绝缘检测装置。当发生一点接地后，发出信号，以便尽快检查，一点接地动作后，投入两点接地保护，动作出口全停。 以往，发电机励磁回路接地保护方式较多如：电桥平衡、切换采样、叠加交流式等。随着计算机保护的发展，许多电厂老式保护将被计算机保护替代。目前我厂#5、6机发电机转子一点接地保护采用新型叠加直流电源切换采样原理。两点接地保护采用发电机谐波序电压式转子两点接地保护。 2.2新型叠加直流电源切换采样接线原理 渭河发电厂#5、6机发电机转子一点接地保护采用新型叠加直流电源切换采样装置，其叠加电源50V电压有由装置产生，内阻大于50K，保护软件能准确计算测量出绝缘电阻值，以便监视转子绝缘，测量范围可达200 K。其接线原理图： 当K接通时测电流为： K断开时测电流为： 解两式得： 2.3保护动作条件： 当励磁回路对地电阻下降到8K时，一点接地保护动作，延时9秒发出“转子一点接地”预告信号，并自动转入转子两点接地保护。（其中为整定值8K） 动作逻辑如下图： 其中： =8Kt=9s 2.4保护的特点： (1) 发电机转子电容分布对测量结果无影响。（的大小与、有关） (2) 发电机停运，转子无电压，保护不失去作用。 3.发电机谐波序电压式转子两点接地保护动作原理分析 3.1 发电机谐波序电压式转子两点接地保护原理简介 其保护原理：反映发电机定子电压中二次谐波的“正序”分量，此分量是由转子绕组不对称匝间短路时含二次谐波的磁场以同步转速正向旋转而在定子绕组中生成。保护受一点接地保护闭锁，发生一点接地时保护自动闭锁投入。保护引入机端三相电压。 3.2 发电机转子两点接地保护出口逻辑图 其中：二次谐波动作电压： 为额定负荷下二次谐波电压实测值：为可靠系数取（2.53）。为整定值8K，为励磁回路对地电阻， 为二次谐波电压。 3.3保护动作条件： （1）转子一点接地保护动作，转子两点接地保护自动投入。 （2）二次谐波电压大于整定值 。(整定=2V) （3）动作延时秒，启动全停出口。（整定=0.3S） 4 发电机励磁回路接地保护动作的现象、原因及处理： 发电机转子接地事故有一点和两点接地之分。转子接地有瞬时、断续、永久的，也有内部与外部之分。也可能发生金属性接地、电阻性接地的不同情况。运行中发生“转子一点接地”报警信号时，检查发变阻保护计算出转子绝缘阻值是否低于整定值，也可利用万用表测量对地电压，如发现某极对地电压下降或至零，另一极对地电压升高或至安全电压（正负极间电压数值）时，说明确实发生了一点接地。此时应进行如下处理措施： 4.1发电机励磁回路是否有人工作所引起，并将情况通知工作人员要求纠正。 4.3发电机滑环碳刷及引线是否接地现象，并及时处理。 4.3硅整流系统是否接地故障，分别将整流柜撤运，以确定接地点。 4.4水冷发电机漏水发电机转子线圈绝缘是否下降损坏。 4.5发电机转子一点接地保护测量回路故障等； 4.6若为转子外部一点接地，经总工同意，会同继电班人员投入转子两点接地保护； 4.7若为转子外部一点接地，同时发电机漏水，立即将发电机解列灭磁。 4.8发电机转子一点接地运行时，如果机组又发生了欠励或失步现象，一般可以认为机组已有一点接地发展为两点接地，转子两点接地保护将动作跳闸（保护出口压板投入），否则立即将发电机解列灭磁。 5 发电机励磁回路接地保护投入或运行中应注意问题 转子一点接地保护投入期间运行应注意问题： (1)发电机测量转子绝缘时，应注意将测量回路与发电机转子回路脱离，具体应打开转子负极与转子大轴压板。 (2)发电机转子两点接地保护出口压板正常不投入，当确证转子绕组发生一点接地，并经总工同意后方可投入。 (3)发电机发生转子一点接地后继续运行，较长时间内仍可安全运行，但这不能视为一点接地无妨的依据，为保证设备的安全，发生一点接地后，应争取尽早停机处理。 6 结语 通过对发电机励磁回路接地保护的原理分析，促进运行人员对此保护有更深了解。新型叠加直流电源切换采样发电机转子一点接地保护动作准确率高，无论发电机是否运行，都能正确地计算出发电机转子的绝缘值。随着现代微机技术的发展，应用切换采样原理并不断加以改进的微机式接地保护装置，以提高运行人员及时检查、分析、处理的能力，防止励磁回路两点接地事故的发生，提高发电机组安全运行的可靠性。 参考文献： （1）王维俭电气主设备继电保护原理与应用(第二版)(Theory and Application of Electric Equipment Protection, Second Edition)M.北京：中国电力出版社（Beijing:China Electric Power Press），1996. （2）王维俭, 侯炳蕴(WANG Weijian, HOU Bing?y?I?).大型机组继电