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发电机转子接地保护应用 摘要：发电机励磁系统运行中故障发生率相对来说较高，采用合理的转子接地保护装置，可以及时地反应设备故障，指导事故处理，将故障损失降到最低。 关键词：转子接地保护 一点接地 处理 1、前言 发电机在运行中，由于转子内部受潮、冷却介质泄漏、绝缘老化以及机械振动等诸多方面的原因，容易造成转子对地绝缘水平的降低进而引发转子接地故障。当转子发生一点接地故障时，虽然不会对发电机本身造成直接的危害，但若再相继发生两点接地，则将严重威胁发电机的安全。 2、发电机转子接地故障的危害 2.1 转子一点接地的危害 发电机转子一点接地故障是常见的故障形式之一，发生一点接地故障时励磁绕组与地之间尚未形成电气回路，转子的励磁电压和流过转子的转子电流受到的影响很小，所以并不对发电机造成危害，此时可通过转移负荷，平稳停机后再检查故障。 2．2 转子两点接地的危害 （1）发生两点接地故障时，由于故障点流过相当大的故障电流而烧伤转子本体；由于部分绕组被短路，励磁绕组中电流增加，可能因过热烧伤；由于部分绕组被短路，使气隙磁通失去平衡，从而引起机组轴系振动超标，特别是多极电机会引起更加严重的振动，甚至因此造成灾难性的后果。此外，汽轮发电机励磁回路两点接地，还可能使轴系和汽机磁化。 （2）转子发生两点接地，流过转子本体的短路电流较大(通常以l 500 A为界限)时，热效应烧损转子的同时还会使转子发生缓慢变形，造成偏心加剧振动。另外，两点接地造成非短路的绕组电流增大，还可能损坏其他励磁装置，导致失磁故障，危及发电机和系统的安全。 需要指出的是：励磁回路发生一点接地故障后，继发第二点接地的可能性较大，因为在一点接地后，转子绕组已确立地点位基准点，当系统发生各种扰动时，定子绕组的暂态过程必在转子绕组中感应暂态电压，使转子绕组对地电压可能出现较大值，引发第二点接地。因此，预控运行中发电机发生转子接地至关重要。 3、转子接地保护的配置 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。各种原理类型的保护有各自的优缺点，对于电桥式保护来说，接地点在绕组正中间，或者保护投入之前既有两点接地故障存在都将影响保护动作准确性。乒乓式保护是基于故障位置偏差判据的，它无法判别同时两点接地和一点接地紧接第二点接地；当第一接地点位于绕组端侧时保护无输出，此时两点接地保护具有100%的死区。 虽然保护设置原理不同，但实际意义一样，以下就叠加直流电压式原理的微机型转子接地保护进行论述，采用的是南京自动化公司型号为WFBZ-01保护装置。叠加直流电源的电压为50V，是保护装置内部自产的。接地保护定值分两段式整定，一段20kΩ、5S；二段5kΩ、5S，均动作于信号。 4、叠加直流式转子接地保护原理简单分析 4．1 转子一点接地保护原理 叠加直流式转子一点接地保护原理分析图 保护的输入端与转子绕组的负极相连接，另一端通过两块并联碳刷与转子大轴相连，这样配置的转子一点接地保护实际上是转子一点接轴保护，因为发电机大轴本身处于轴瓦的油膜中，由于油膜的存在大轴本身是不接地的，只是通过机头的接地碳刷经电流继电器线圈与大地相连。也正因如此，转子一点接地保护保护的范围不仅是发电机转子绕组，还包括发电机励磁一次回路。 在励磁组负端和大轴之间经一电流继电器叠加直流电压Uad构成的转子一点接地保护，由图1可知正常运行时流过继电器KA的电流Iad为： Iad=(Uad+1/2Uf)/(Rr+Rj)， (1) 式中Uad为外加直流电源，Uf为励磁电压，Rr为外加直流电源内阻，Rj为转子绕组对地等效电阻。 发电机强行励磁但励磁绕组并不接地时，流过继电器KA的电流Iad.max为： Iad.max=(Uad+1/2Uf.max)/(Rr+Rj) (2) 式中，Uf.max为发电机强励时的转子电压，我厂发电机强励时的转子电压等于两倍的正常转子电压。 对于氢冷汽轮发电机，要求在励磁绕组负端经过渡电阻R= 20K欧姆接地时继电器KA 动作发信。发电机运行，励磁绕组负端经过渡电阻R接地条件下，流过继电器KA的电流Iop为： Iop=[Uad(R+Rj)]/[Rr×Rj+R(Rr+Rj)] (3) 式中Uf0为发电机空载励磁电压。当励磁绕组对地绝缘情况良好，Rj远大于R，因此（3式）可以简化为： Iop=Uad/(R+Rr) 按负端经过渡电阻接地时流过继电器KA的电流大于发电机强励而励磁绕组并不接地时流过继电器KA的电流整定，即 Iop≥K×Iad.max (4) 式中，K为可靠系数，取1.5。 由以上各式可以解出表示最小灵敏度的过渡电阻为 R＝[Uad（Rr+Rj）/1.5(Uad+Uf)]-Rr 当监测到接地电阻小于