裴麗秋

摘要：轉(zhuǎn)子接地保護(hù)是火電廠繼電保護(hù)的重要構(gòu)成，對(duì)機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行起著非常重要的作用。文章從轉(zhuǎn)子接地的危害，保護(hù)的原理、特點(diǎn)、運(yùn)行的注意事項(xiàng)展開，對(duì)某廠一起注入式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)報(bào)警進(jìn)行分析，最終找出原因，可供應(yīng)用同類保護(hù)裝置的其他發(fā)電機(jī)組參考。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)；轉(zhuǎn)子接地保護(hù)危害；轉(zhuǎn)子接地保護(hù)原理；轉(zhuǎn)子接地保護(hù)報(bào)警 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM774 文章編號(hào)：1009-2374（2017）11-0021-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.11.011

對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)來說，勵(lì)磁回路出現(xiàn)一點(diǎn)接地時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生危害，但此時(shí)出現(xiàn)第二點(diǎn)接地時(shí)，由于產(chǎn)生短路電流，不僅會(huì)燒壞勵(lì)磁回路及轉(zhuǎn)子，還會(huì)引起電機(jī)的強(qiáng)烈振動(dòng)，產(chǎn)生嚴(yán)重后果，因此在汽輪發(fā)電機(jī)組上要裝設(shè)一點(diǎn)接地保護(hù)和兩點(diǎn)接地保護(hù)。

1 注入式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)

1.1 南瑞RCS-985RE注入式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)原理

南瑞RCS-985RE注入式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)將注入電源配置在保護(hù)裝置內(nèi)，可選擇從轉(zhuǎn)子繞組的單端注入或雙端注入，其原理是在轉(zhuǎn)子繞組的正負(fù)兩端或負(fù)端與大軸之間注入一個(gè)偏移方波電壓，用來實(shí)時(shí)求解轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地電阻。注入式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)能夠在未加勵(lì)磁電壓的情況下監(jiān)視轉(zhuǎn)子絕緣，在轉(zhuǎn)子繞組上任一點(diǎn)接地時(shí)，保護(hù)的靈敏度高。

雙端注入式接地保護(hù)與單端注入式接地保護(hù)不同之處在于能計(jì)算出轉(zhuǎn)子接地位置ɑ。原理圖中：Rx為測量回路電阻；Ry為注入大功率電阻；Us為注入電源模塊；Rg為轉(zhuǎn)子繞組對(duì)大軸的絕緣電阻。

轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)設(shè)有報(bào)警段和跳閘段，其動(dòng)作判據(jù)為接地電阻小于設(shè)置值。當(dāng)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)動(dòng)作后，經(jīng)延時(shí)自動(dòng)投入轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)，轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)的動(dòng)作判據(jù)為接地位置ɑ改變達(dá)到定值時(shí)，動(dòng)作于跳閘。

1.2 南瑞RCS-985RE注入式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)動(dòng)作判據(jù)

以雙端注入式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)為例，分析接地保護(hù)動(dòng)作判據(jù)，其等效電路圖如圖3所示：

假設(shè)：方波正半周加到電路的輸入端，測得回路電流為i1，方波負(fù)半周加到電路的輸入端，測得回路電流為i2，轉(zhuǎn)子繞組對(duì)地電容為Cg，則得到：

則：

當(dāng)實(shí)時(shí)計(jì)算的Rg小于定值，則轉(zhuǎn)子接地保護(hù)作用于報(bào)警或跳閘。

2 注入式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)報(bào)警的可能性

以機(jī)端自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)為例，注入式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)報(bào)警的可能原因如下：（1）由于工作人員在勵(lì)磁回路上工作引起的報(bào)警；（2）勵(lì)磁回路各部位有明顯臟污，可能引起接地報(bào)警；（3）各引接的勵(lì)磁回路電纜發(fā)生絕緣受損，也有可能導(dǎo)致注入式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)報(bào)警；（4）保護(hù)裝置故障，引起誤報(bào)警；（5）勵(lì)磁整流柜交流進(jìn)線側(cè)發(fā)生接地故障，轉(zhuǎn)子接地保護(hù)能夠檢測到接地電阻，理論上顯示接地點(diǎn)位置為0%或100%，但實(shí)際上由于電容等原因?qū)е陆拥匚恢闷频?0%～30%；（6）勵(lì)磁整流柜內(nèi)部發(fā)生接地或直流母排發(fā)生接地；（7）接地碳刷與大軸滑環(huán)接觸不良，會(huì)導(dǎo)致大軸上產(chǎn)生感應(yīng)電壓或者靜電，使碳刷處產(chǎn)生打火現(xiàn)象，影響注入式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)測量的接地電阻和接地位置發(fā)生較大的變動(dòng)，有可能導(dǎo)致接地保護(hù)報(bào)警；（8）直流輸出側(cè)至發(fā)電機(jī)勵(lì)端發(fā)生接地；（9）發(fā)電機(jī)勵(lì)端接地碳刷異常，如彈簧卡扣脫落，也可能會(huì)引起注入式接地保護(hù)報(bào)警；（10）轉(zhuǎn)子繞組主回路絕緣不好導(dǎo)致注入式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)報(bào)警。

3 某廠注入式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)報(bào)警分析

某廠發(fā)電機(jī)為東方電機(jī)股份有限公司生產(chǎn)，型號(hào)為QFSN-600-2-22C，轉(zhuǎn)子繞組采用氫氣冷卻方式。轉(zhuǎn)子接地保護(hù)裝置采用南京南瑞繼保電氣有限公司產(chǎn)品RCS-985RE，轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)投發(fā)信，裝置自投運(yùn)后運(yùn)行穩(wěn)定。

2016年12月26日集控室大屏報(bào)警“轉(zhuǎn)子接地保護(hù)報(bào)警”，繼保人員立即趕至現(xiàn)場檢查，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)裝置液晶顯示面板接地點(diǎn)位置和接地電阻波動(dòng)較大，正常運(yùn)行α位置顯示在50%，接地電阻，本次報(bào)警持續(xù)時(shí)間不長，但接連發(fā)生多次。

針對(duì)機(jī)端自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)，轉(zhuǎn)子接地的各種可能性逐一排查，未發(fā)現(xiàn)保護(hù)裝置、回路異常，而且報(bào)警過程中無人員工作，當(dāng)進(jìn)一步檢查到發(fā)電機(jī)汽端時(shí)，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)大軸與接地刷辮接觸處有火花。因當(dāng)接地刷辮與大軸頻繁接觸時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組對(duì)地電容頻繁充放電，這時(shí)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)采集到的電流為暫態(tài)電流，故計(jì)算出的接地電阻在變化，有可能影響轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)接地電阻值的測量，進(jìn)而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子接地保護(hù)裝置發(fā)信。

為驗(yàn)證此結(jié)論，通過人為模擬接地刷辮一側(cè)脫離大軸，另外一側(cè)頻繁接觸大軸，檢查轉(zhuǎn)子接地保護(hù)測量的接地電阻及接地位置變化情況，發(fā)現(xiàn)接地電阻變化范圍為10～150kΩ，與報(bào)警現(xiàn)象相符，繼保人員立即聯(lián)系檢修人員清理刷辮，并壓緊刷辮，報(bào)警至此再未發(fā)生過。

4 結(jié)語

不同廠家、不同原理的轉(zhuǎn)子接地保護(hù)受外部因素影響較大，可能造成保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)，故發(fā)生轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)報(bào)警時(shí)，首先，排除如轉(zhuǎn)子電壓引至發(fā)變組保護(hù)屏、轉(zhuǎn)子接地保護(hù)屏等外回路及保護(hù)裝置自身的原因造成的故障等；其次，要排查發(fā)電機(jī)大軸接地情況是否良好及所有附屬設(shè)備的運(yùn)行情況；最后，再考慮檢查發(fā)電機(jī)本體及勵(lì)磁系統(tǒng)內(nèi)部的接地情況。此外，由于轉(zhuǎn)子接地保護(hù)投入運(yùn)行后，會(huì)影響轉(zhuǎn)子回路對(duì)地的絕緣阻值，所以對(duì)于雙重化配置的轉(zhuǎn)子接地保護(hù)，正常運(yùn)行時(shí)，只能投入一套運(yùn)行，另一套作為冷備用。

參考文獻(xiàn)

[1] 王維儉.電氣主設(shè)備繼電保護(hù)原理與應(yīng)用（第二版）[M].北京：中國電力出版社，2001.

[2] RCS-985RE發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)裝置技術(shù)和使用說明書[S].

（責(zé)任編輯：黃銀芳）