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汽轮发电机转子接地保护解决方案探讨

一、发电机转子接地的危害：

发电机励磁绕组包括转子绕组和非旋转励磁设备，是与转子的金属部件绝缘

隔离的。若转子采用风冷或氢冷，绝缘阻抗相对较高。但实际上，即使转子的绝

缘足够好，励磁绕组绝缘故障也会在绕组和大地之间形成一个电导路径，产生励

磁接地故障。通常情况下，同步发电机的励磁绕组是不接地的，加之转子电压

（DC500V左右）较低，因此，励磁绕组一点接地故障电流很小，不会对发电机

有所损害，也不会影响发电机组的运行，但一点接地的存在增加了励磁绕组其它

位置的静电强度，即大大增加了励磁绕组其它点发生第二点接地故障的可能性。

而两点接地故障所产生的励磁回路短路电流将会导致严重后果，对发电机转子的

损伤也是毁灭性的。主要的危害有以下几方面：

1）转子磁场发生畸变，不仅使发电机电压和电流的波形发生畸变，而且引

起机械振动。

2）励磁电流经部分铁芯而形成回路，在接地点处产生直流电弧。如产生电

弧，则在高温作用下，会烧坏励磁绕组甚至使转子铁芯局部熔化，造成永久性损

伤，使转子报废。

3）巨大的励磁电流杂散流过汽轮机外壳，可使汽缸磁化。

4）由于短路后励磁回路电阻减小，结果励磁电流增大，如短路匝数过多，

会使励磁回路过电流。

为确保发电机组的安全运行，当发电机转子绕组或励磁回路发生一点接地

后，应立即发出信号，告知运行人员进行处理；若发生两点接地时，应立即切除

发电机。因此，对发电机组装设转子一点接地保护和转子两点接地保护是非常必

要的。

根据《GB/T14285-2006继电保护和安全自动装置技术规程》4.2.11规定：

对1MW及以下发电机的转子一点接地故障，可装设定期检测装置。1MW以上

的发电机应装设专用的转子一点接地保护装置延时动作于信号，宜减负荷平稳停

机，有条件时可动作于程序跳闸。对旋转励磁的发电机宜装设一点接地故障定期

检测装置。

对于汽轮发电机，在励磁回路出现一点接地后，可以继续运行一定时间（但

必须投入转子两点接地保护）；而对于水轮发电机，在发现转子一点接地后，应

立即安排停机。因此，水轮发电机一般不设置转子两点接地保护。

二、我厂#5发电机转子接地保护：

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邹县电厂Ⅲ期工程安装有两台600MW燃煤汽轮发电机组，发电机是由日本

日立公司（HITACH）和中国东方电气集团公司（DEC）联合设计制造的DH-600-G

型，全封闭、自通风、强制润滑、水/氢氢冷却、圆筒形转子、同步交流发电机。

1、#5机组1997年1月17日投产到2010年10月份技改性大修，#5发变组

保护采用的是瑞士ABB生产的、当时具有世界先进水平的REG216型微机保护。

14年的运行来看，可靠稳定。REG216发电机转子接地保护原理如图1所示：

图1：REG216发电机转子接地保护原理图

其中转子接地保护组成、工作原理：注入波幅为50V左右、频率为12.5Hz

的方波电压，通过测量转子回路对地电阻来判断转子绕组接地故障。Ur=50*REr/

（REr+R转子），Rer=1kΩ，RPc=0.2kΩ，而正常情况下R转子很大，故Ur很小，

当转子绕组发生一点接地时，R转子大幅降低，故Ur很大。经微机保护装置内

部换算后，即可判断出转子绝缘降低程度。

转子绝缘降到5kΩ时报警，报警延时0.5S；转子绝缘降到500Ω时跳