产品与应用发电机转子一点接地保护的研究赵厚滨‘薛伊琴2l。(江苏省电力公司，南京21024;2，中国大唐南京下关发电厂，南京210011)摘要介绍发电机转子一点接地保护的种类、原理，对多种实现方案进行详细地分析、讨论和比较.同时，对现场使用中应充分注意的问题进行了阐述，提出了处理转子接地问题的发展趋势。关键词:转子;一点接地;保护Researchontheone一PointGroundProtectionofGenerator，sRotorhaZoHoubilnue竹xqizn(1.JiangsuElectricPowerComPany，Nanjing2l0024;2ChinaDatangGrouPCorportionNaajingXiaguannPowerPlant，Nanjing2l0)ll)(AbstractThisPaPerintroducesthekindsandtheoryofone一PointgrundProtoectionsofgenerat0rrotor.ItAnalysesanddiscussesthebettercaseofthemin由tail.TheProblemsthatmustbePaidattentiontoinusingProtectionequiPmentsandhowtoestablishProtectionequiPmentsaerexPatiaedttoo.ItalsoadvancesthedeveloPmenttendsofdrealingwithgroundProtectionofrotor.Keywords:rotor:onePoint一gmund;Protection1引言3一点接地故障定期检测装置(1)原理正常运行时，发电机转子绕组和励磁系统对地是绝缘的。所以当转子绕组或励磁回路发生一点接地时，并不构成电流通路，对发电机不会有直接危害。如果不及时处理，转子回路对地电压有所增大就有可能导致转子两点接地，危及发电机和系统的安全。小机组一般装设检测转子对地直流电压的电压表，由转换开关测量“转子正对地”、“转子负对地”、“转子正负之间”的三种电压，原理见图1。在转子绕组中间部分有死区，转子两端接地最灵敏。转r绕组2发电机转子一点接地保护转子一点接地保护的种类较多，主要有迭加直流式、乒乓式及测量转子绕组对地导纳式(实质是迭加交流式)。国内的发电机转子一点接地保护广泛采用迭加直流式和乒乓式。发电机正常运行时，转子回路对地有一定的绝缘电阻和分布电容，它们的大小与发电机转子的结构、冷却方式等因素有关。转子回路的对地电容对转子一点接地有不良影响。直流电压表图1一点接地故障定期检测装置原理图(2)特点简单、可靠、经济，多台机组可公用一套装置。但需人为定期检测、判断。(3)运行注意事项该保护一般作为其他原理的转子一点接地保护741电气挂戒20。。年第，期动作后的辅助判断工具，它和其他迭加电压原理的转子一点接地保护有冲突，导致电压表测量不准确，所以不能同时投入。可在保护柜内的转子电压引入电缆上加装开关切换来解决这个问题。.31迭加交流式转子一点接地保护(整流型ZBZ-ZA)(1)原理转子回路迭加50Hz，65V的交流电源，通过灵敏的接地继电器检测转子回路对地电流，原理见图2。转r负极图ZZBZ一ZA型发电机转子一点接地保护原理图其中65V作为交流测量电源，电容器C起到隔离直流作用，若无电容器C，则转子回路就一直接地。DLG继电器是接地保护继电器，为防止保护在励磁回路瞬时性接地和转子绕组暂态过程中的误动作，应增设延时回路。保护范围是转子绕组的全部。(2)特点接线简单、无死区、转子绕组上任一点接地的灵敏度相近。但大机组转子回路对地电容较大(l~2林F)，对地容抗较小，对该原理的转子一点接地保护有不良影响，灵敏度较低。(3)运行注意事项迭加的电源取不停电交流为好，以保证机组停运时保护还起作用。.32导纳原理叠加交流式一点接地保护(ZJ-2型)(.1)原理众所周知，当发电机转子回路对地电导和对地电纳变化时发电机转子回路对地测量导纳的轨迹分别是一组等电导圆和等电纳圆。要使继电器只反应转子回路对地绝缘电阻，只要绝缘电阻下降到一定值就动作，就是要继电器的整定特性与某一指定的等电导圆相重合即可。这样无论沿着哪一个等电纳圆进入整定圆，其动作电导(或电阻)必相同。在迭加相同的电压情况下，电导的变化可通过判断电流来实现。还有一种方法就是判断相位法，如ZJ一2型转子一点接地保护，原理见图3，其中氏、Gn为整定电导，Y为励磁回路对地测量导纳。继电器中带通的作用是消除转子回路中的高次谐波对继电器动作值的影响。继电器采用电感和隔直电容组成了50Hz串联谐振电路，只允许50Hz的电压通过，保证转子对地导纳Y的准确性。保护范产品与应用围是整个发电机转子绕组。(2)特点动作值不受转子对地电容、故障地点和转子电图3导纳原理叠加交流式ZJ-2型转子一点接地保护原理图压及其谐波成分的影响。灵敏度一致、灵敏度较高。但是需向转子回路迭加交流电压，回路复杂，对调试的要求较高。该保护从原理上不能将动作电阻整定的太大，整定的电阻太大如20ko时，将出现动作电阻值不稳定现象。(3)运行注意事项这种保护装置必须做到电刷和大轴之间的接触电阻要小，即要加大电刷压力，以有利于定值的稳定。特别注意轴电刷与轴滑环之间的接触电阻对导纳继电器的影响。为使继电器正确动作，必须保证接地碳刷与转子大轴间的接触电阻△尺三5()0，为此应增加电刷与大轴间的压力而更换碳刷，或改为均压刷架，或增设一对碳刷(为防止刷架发生共振应与原碳刷位置相差90“)。.33电桥式转子一点接地保护(1)原理在正常情况下调节电阻使流过电桥继电器的不平衡电流最小。当转子绕组某一点经过R接地后，电桥失去平衡流过继电器的电流大于动作电流时，保护动作，见图4。转r绕组图4电桥式转子一点接地保护的构成原理2。。。年第，期电气技术}75产品与应用(2)特点在转子绕组正端或者负端接地时，保护装置的灵敏度最高，在正常运行时可达500kQ左右。但该保护在转子中间有死区、停机时不能检测、灵敏度不一致、灵敏度受平衡调节的影响大。(3)运行注意事项发电机实际存在转子偏心和磁路不完全对称而造成励磁回路中具有少量的交流成分，可在继电器前加一个整流滤波回路，利用电桥内固有交流分量消除死区。继电器的动作整定电流要考虑空载和强励时的平衡情况。14切换采样式一点接地保护(乒乓式)(1)原理在发电机运行时轮流测量转子绕组正极、负极的对地电流，并根据测得的结果计算出转子绕组回路的对地电阻值和接地故障的位置。设在转子绕组K点经电阻R:接地。则转子一点接地保护的构成原理见图5。51、5:为可控的电子开关，轮流闭合及断开。由于转子绕组的直流电阻很小，可以忽略。十降-一目一以亡——-州:口Ud伪一转子绕组电压:R一降压电阻:R，一测量电阻;a一接地位置距转子正极的电气百分距离。图5乒乓式转子一点接地保护原理接线图当电子开关5:闭合、5:断开时，测量电阻RI上的电压为UI=“gJR+凡+凡x风(1)当电子开关5:闭合、5，断开时，测量电阻RI上的电压为U;=(1一“)UJC2、、了R+风+凡x凡在式(1)、式(2)中:刀.、R己知，U，、U111和转子电压伪为保护的测量电压，解方程可求出凡及a。保护范围为整个发电机转子绕组。(2)特点7e}电气技甫2。。8年第，期保护只反映转子回路对地的电阻，动作值不受转子对地电容、故障地点和转子电压的影响。不需向转子回路迭加电压，在微机保护实现采样时，对5:、5:可用光祸(耐压值不小于7500v)实现电气隔离和控制，转子电压伪和R，上的直流电压值可由霍尔变换器实现隔离和变换。该方案可实现继电器中低压器件和转子回路间的电气隔离有利于安全。保护的优点是可近似估算出接地点的电气位置。这种切换式具有继承性，即通过一些电路的计算能转入转子两点接地判断。不同位置接地故障时保护的灵敏度均匀。但可控硅励磁的谐波会使测量误差增大，停机后不能正常检测。(3)运行注意事项转子回路的分布电容和对地电容以及保护装置内部的电容会使得在5:、5:合上的瞬间相应的电流有较大的暂态值，为保证测量准确必须在5，、5:合上延时△t后采样。15外加直流电源方式的转子一点接地保护(1)原理在发电机转子绕组的一极对大轴之间加一个直流电压，通过采样直流电压的输出电流，来测量转子绕组的对地电阻，其构成原理如图6所示。转子绕组Vl一斗外加直流电源图6迭加直流式转子一点保护原理图正常工况下，发电机转子绕组不接地，外加直流电压不会产生电流。当转子绕组中接地电阻为Rx时，外加直流电压通过部分转子绕组、Rx、大轴构成回路，产生电流肠接地电阻越小，，越大，反之亦反。保护装置通过改变测量回路内阻得到两个测量值肠、加，根据两个电流的大小，通过解方程组消去不确定的励磁回路电压值竹后，便可计算出接地电阻值Rx。迭加的直流可由辅助电压互感器提供的交流经整流得到或采用外加电源，也可以采用由保护装置自产的直流电压。外加直流电源通常是将发电机机TV二次某一相间电压通过单相桥式整流后取端产品与应用得。也可将保护装置所用的直流电源经过隔离变换可靠、工作量少、操作简单、调试方便和免维护等后供转子一点接地保护用。保护范围为转子的整个优势为发电机变压器组保护的设计、运行、管理提绕组，无死区。供了极大的方便，同时也大大提高了保护的正确动(2)特点作率。因转子是处于强电场和强磁场中、高速旋转转子一点接地保护的注入直流电源系装置自产。又有很大的对地电容，所以在实现保护功能时要在机组停运时也能检测转子绕组的对地绝缘，具有较高硬件上采用带通、带阻、电容等回路消除转子电压的经济意义。该保护无死区、灵敏度高、不同位置接中的高次谐波对动作值的影响，微机保护还可在软地故障时保护的动作灵敏度一致，受转子电压中高次件中加入成熟算法，从而加强微机测量接地电阻值谐波的影响相对较小，不受转子过电压的影响。时的准确度，使测量电阻值的误差在5%以下，使(3)运行注意事项之更好地满足现场的要求。动作电阻的整定:Rl为高定值，当转子对地绝缘电阻大幅度降低时发出信号，R，取(8一10)kQ参考文献是适宜的。R:为低定值，动作后作用于切机，考虑张保会，尹项根.电力系统继电保护[51.中国电力转子两点接地的危害，R:取(0.5一1)ko较为合理，出版社，2005，.5动作延时可取6一95。蒋建东，蔡泽祥.基于输出功率的感应电动机转子故当该转子一点接地保护投入运行时会影响转子障检测方法口].电力自动化设备，2004，24(1l):11.回路的绝缘测量系统，反之亦然。故若有此两种装刘树英，宋雪萍，闻邦椿.转子系统故障发展过程的突置时，只能投入其中一套，否则会相互影响。双重变[]J.东北大学学报(自然科学版)，2005，62(3):285-化的保护也只能投入一套，另一套作为冷备用。288.王维俭，侯炳蕴大型机组继电保护理论基础(第二4结论版)lM].北京:水利电力出版社，19，微机保护的发展日新月异，微机保护运行安全、(上接第73页)5)钢件敷设完毕并确定无虚焊，漏焊后，按图其中，n为垂直接地体数目;叮为利用系数，在纸要求回填砂质粘土，然后洒水夯实。《电工速查速算手册》第867页表11一52查得。6)零线重复接地线与零线接口位必须做好绝经过上述一系列的计算，5.90的电阻值已满足缘处理。热稳定的校验。(3)在实施水平接地体联结n个垂直接地体的4结论接地装置时，要注意以下几点问题:通过对零线重复接地的设计，多处重复接地后，1)低压线路零线重复接地电阻要求不大于接地电阻阻值很低，减少因零线断开而造成设备损01。，采用地网埋于接地沟的方法能满足要求，当坏的机会，保障了人身和设备的安全。但是，这只接地沟内回填砂质粘土土壤电阻率小于10OQ时，是技术上改善，在日常运行维护中，加强杜绝发生计算接地电阻满足要求。若达不到要求需加大地网零线断线现象才是最好方法。范围或增加接地极。)2水平地极埋深至室外地下一0.sm至一1.om，至参考文献地面设备构架用砂61圆钢引出。由于东莞地区线路【]1李景禄，胡毅，刘春生.实用电力接地技术.J匕京:中被盗情况严重，圆钢引出部分需加长。国电力出版社，2002，1.3)水平面与垂地极连接点必需电焊焊接，接口]2[01kv配电所及低压配电线路运行管理规程(第一版).长度不得小于12Omm，焊接厚度不小于smm，焊东莞供电局，2004，12.接后除渣并在焊接口涂防锈漆两遍。3[1金代中，侯锐.电工速查速算手册.北京:机械工业4)所有焊接驳口采用连续双面焊，搭接处应做出版社，2002，.9圆弧处理。]41郭仲礼.高压电工技术问答北京:中国电力出版社，2002，L2。。。年第，期电气技嗽}77
