发电机注入式转子一点接地
发电机转子接地保护注入式和乒乓式对比与应用金臻琴
发电机转子接地保护注入式和乒乓式对比与应用金臻琴发布时间：2023-06-05T03:40:44.411Z 来源：《中国科技信息》2023年6期作者：金臻琴[导读] 转子接地是发电机的常见故障，转子一点接地对发电机不会造成直接危害，但若再发生一点接地，则会破坏气隙磁场，引起机组振动，所以，准确地检测转子一点接地是避免发生两点接地而造成严重故障的前提。
浙江大唐乌沙山发电有线责任公司浙江省宁波市 315722摘要：转子接地是发电机的常见故障，转子一点接地对发电机不会造成直接危害，但若再发生一点接地，则会破坏气隙磁场，引起机组振动，所以，准确地检测转子一点接地是避免发生两点接地而造成严重故障的前提。
本文重点比较分析目前比较常用的两种转子接地保护――乒乓式和注入方波电压式转子接地保护的原理，对比了它们的优缺点，并以某650MW火电机组为例，介绍了该厂20Hz方波电压注入式转子灵敏接地保护的原理、应用及改造注意事项。
关键词：转子接地保护；注入式；乒乓式；20Hz方波。
前言近年来，在发电厂中，机组长期运行，由于转子内部受潮、冷却介质泄漏、绝缘老化等原因，造成转子对地绝缘水平降低进而引发转子接地故障，转子一点接地对发电机并不会造成直接危害，但若再相继发生第二点接地故障，两故障点之间在励磁电压的作用下将会流过较大的故障电流，则可能因过热而进一步烧伤转子本体；由于部分绕组被短接了，气隙磁场的对称性遭到了破坏，发电机所能发的无功功率减少了，在无功需求很大的情况下对系统不利；更严重的是气隙磁通失去了平衡，将会引起发电机旋转的不平衡，引起振动，对于多级发电机而言振动还会相当剧烈，从而造成灾难性的后果，严重威胁发电机的安全。
由于故障发展到转子两点接地时已对发电机组造成了严重的损坏，因此在转子发生一点接地时，应发出信号，运行人员立即转移负荷，平稳停机处理。
若发生转子两点接地应立即停止发电机的运行，所以，准确地检测转子一点接地是避免发生两点接地而造成严重故障的前提。
单端注入式转子接地保护在无刷励磁发电机中的运用
所以在计算接地 电阻时可 以不考虑接地 电容 的作 用， 因此在 每半波周期 内， 电路 可以看作是 直流注 入 。下面分析单端注入式转子接地保护的原理。
２１１ 励 磁 电 压 不 变 ．．
一Ｉ吲
由图２ 知 ， 方波 的正半 波可 列 出方程 组 ： 可 在
中图分类号 ：Ｍ３ １ Ｔ ４ 文献标志码 ： Ａ 文章编 号：６ ３ ７ ９ （０ １０ — ０ ４ ０ １７ — ５ ８ ２ １ ）７ ０ ３ — ４
步发 电机 由有刷 励磁 进化 到无 刷励磁 主要 是有 了交
０ 引 言
无 刷励 磁 发 电机从 ２ 世 纪６ 年 代 问世 以来 ， ０ Ｏ 得 到 了广 泛 的应 用 。 由于取 消 了直 流 电机励 磁 系统 中 的机 械 整 流部 分 和半 导 体 励 磁 中 的炭 刷 和集 电环 ， 无刷 励磁 发 电机具 有 噪声小 、 无碳 粉铜 末 、 火 花 的 无
单端注人式转子接地保护原理如图ｌ 所示 。 此种
作者简介 ： 王
佼 （ ９ ７ ） 男， １ ８一 ， 河北保定人 ， 在读硕士研究生 ， 研究方 向为 电力系统继 电保护。
Ｙ Ｎ√ Ｕ Ｙ Ｅ Ａ Ｉ Ｕ Ｆ Ｎ朋
钟 秀 与 分
ｌ 誊 ｜｜
ｌ 曩ｊ 董 ｜ 毫 ｜
研 究 与 分 析
Ｙ Ｉ Ｕ Ｆ Ｎ Ｘ ＡＮＪＵＹ Ｅ
簟端注入式转子接地保护在无刷励磁 发 毫机 中的 通用
王 佼， 徐 岩， 马天祥
０ １０ ） ７ ０３ （ 华北 电力大 学 电气与 电子 工程 学院 ， 河北 保 定
■ 摘
要： 无刷励磁 发 电机只在励端装 有一个测量 电刷 ， 固定 引出转子绕 组的负端 ， 无法应用乒乓 式转子接地保 －
一起发电机转子一点接地故障的原因分析及处理
一起发电机转子一点接地故障的原因分析及处理摘要:运行中发电机发生一点接地故障不会对发电机造成危害，但必须及时处理。
结合某电厂1号机组发电机转子一点接地实际案例，从故障表象并结合电气试验、仿真分析，分析转子一点接地报警原因，给出现场检查处理的方法，提出预控措施。
关键词：发电机、转子一点接地前言发电机转子接地分为一点接地和两点接地。
转子接地有瞬时接地、断续接地、永久接地之分，也有内部接地和外部接地，金属性接地和电阻性接地之分。
发电机转子发生一点接地对发电机不会造成危害，若发展为两点接地后，会使一部分绕组短路，由于电阻减小，所以另一部分绕组电流增加，破坏了发电机气隙磁场的对称性，引起发电机剧烈震动，同时无功出力降低；如果电流较大，可能烧坏转子和汽轮机轴系、叶片等部件被磁化；由于转子本体局部通过电流，引起局部发热，使转子缓慢变形而偏心，进一步加剧振动。
下面结合某发电公司1号机组转子接地报警故障为例，对转子接地保护装置的原理、发生报警的原因及故障查找处理方法、预控措施进行分析介绍。
1机组运行概况1号汽轮发电机为WX18Z-054LLT型三相交流同步汽轮发电机，冷却方式为水氢氢，即定子绕组水内冷，定子铁芯及端部结构件氢气表面冷却，转子绕组气隙取气氢内冷冷却方式。
励磁调节器型号为WBF8-5G。
发电机转子接地保护装置为7UM6X型双端注入式发电机转子接地保护装置。
2事件概况某发电公司60MW无刷励磁机组，其励磁机电枢绕组通过二极管整流桥全波整流为发电机提供励磁电流。
励磁机励磁回路处于静止状态，其励磁电源由励磁调节器输出，励磁系统可控硅的交流电源由厂用电提供。
励磁机输出旋转二极管整流桥为三相全波整流，每组5个整流二极管，二极管正负并联阻容吸收回路。
3 事件经过某发电公司1号汽机发电机在带负荷运行后，发电机转子一点接地保护动作于报警，经现场检查，保护装置运行正常，复位后，报警依然存在。
保护装置显示的转子绕组对地泄漏电流为68mA~73mA，远大于机组报警设定值10mA。
发电机注入式转子一点接地故障分析
发电机注入式转子一点接地故障分析作者：吕国涛杨浩尹永利黄闻韬来源：《数码设计》2017年第05期摘要：转子接地保护是水轮机组继电保护的重要组成部分，转子接地保护装置的正常运行对机组稳定运行起着非常重要的作用。
本文分析了双端注入式原理测量转子绝缘电阻时，影响转子绝缘降低的可能性原因，对转子绝缘降低故障查找具有一定的参考指导意义。
关键词：转子绝缘降低；注入式；一点接地；双端注入中图分类号：TM621.3 文献标识码：B 文章编号：1672-9129（2017）05-0090-02Abstract： rotor ground protection is an important part of relay protection of hydraulic turbine unit. The normal operation of the rotor grounding protection device plays a very important role in the stable operation of the unit. This paper analyzes the reason of the influence of the rotor insulation resistance when measuring the rotor insulation resistance， and it has certain reference significance for the rotor insulation reduction and fault finding.Key words： rotor insulation reduction， injection type， one point grounding， double ended injection引言对于水轮发电机组而言，当励磁绕组及其相连的直流回路发生一点接地故障时，由于没有形成短路回路，接地点并没有故障电流，所以并不会产生严重的后果。
浅析发电厂注入式转子1点接地保护应用与维护
ISSN1672-9064CN35-1272/TK作者简介:叶甲寅,从事电力行业工作12年,现任国投云顶湄洲湾电力有限公司设备部电气专工。
浅析发电厂注入式转子1点接地保护应用与维护叶甲寅(国投云顶湄洲湾电力有限公司福建莆田351100)摘要针对火电1000MW 机组使用南瑞继保RCS-985B 发电机变压器组保护装置的双端注入式转子接地保护,从转子接地的基本原理、保护优缺点、转子1点接地现象和处理方法、日常维护等各个方面浅析了注入式转子的接地保护。
关键词注入式转子1点接地保护接地碳刷中图分类号:TM772文献标识码:A文章编号:1672-9064(2019)04-044-02国投云顶湄洲湾电力有限公司2台1000MW 国产超超临界抽汽凝汽式汽轮发电机组,发电机设备是上海电气集团股份有限公司制造的。
2台机组发电机变压器组接线接入500kV 配电装置,发电机额定容量:1112MVA ,发电机额定功率:1000MW ,额定电压:27kV 。
发电机变压器组保护选用南瑞继保RCS-985B 保护装置。
发电机的转子接地保护采用双端式注入1点接地保护。
为避免2点接地故障对发电机带来的危害,发变组定值采用转子1点接地跳闸方式。
1基本原理1.1工作原理南瑞继保RCS-985B 保护装置的注入式转子接地保护,可根据现场转子绕组的引出方式,选择双端注入式或单端注入式转子接地保护原理,在转子绕组的正负两端(或负端)与大轴之间注入48V 电压,通过装置内部电子开关定时切换,使得外加电源模块输出偏移方波电压,实时求解转子1点接地电阻,防止反应发电机转子对大轴绝缘电阻的下降。
双端注入式和单端注入式转子接地保护设有2段动作值,灵敏段动作于报警,普通段可动作于信号也可动作于跳闸。
1.2实际应用国投云顶湄洲湾电力有限公司2台机组转子接地保护采用双端注入式1点接地保护,在转子绕组的正负两端与大轴之间注入48V 电压,通过装置内部电子开关定时切换,实时求解转子对地绝缘电阻值,注入电压由保护装置自产,装置内部面板可显示发电机转子对大轴绝缘的电阻值。
发电机转子一点接地测量原理
发电机转子一点接地测量原理摘要：文章介绍发电机转子一点接地保护装置原理，重点分析注入式转子接地保护装置动作原理，介绍发电机转子接地原因和转子接地的危害，并给出处理方法。
关键字：中压；慢切；切换；中图分类号：文献标志码：A 文章编号：引言发电机在长期运行过程中，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。
发生一点接地故障时影响很小，但发展为两点接地对发电机有严重影响。
1.转子一点接地保护原理转子一点接地保护依据原理分为注入式和非注入式，非注入式转子接地保护由于没有外加检测电源，在未加励磁时不能检测转子绕组对地绝缘，在启停机过程中无法监视转子对地绝缘情况。
注入式接地保护装置通过设置检测碳刷，经过检测碳刷引出转子正级或负级实现转子接地保护，为减少碳刷磨损，延长碳刷的使用寿命，采用定时检测的方式。
下图为注入式转子接地保护示意图：正极、负极、地极三个电刷测量回路是分开的，两用一备，可以使用负极电刷和地极电刷，也可以使用正极电刷和地极电刷，通过改变控制柜内接线的方式选择使用的电刷（看哪个测量效果好选择使用哪一个，一般选择使用负极电刷和地极电刷）。
以选择使用负极电刷和地极电刷为列，举刷后三个电刷同时举起，三个测量回路通过发电机转子连通，回路中供应50V交流电在负极电刷和地极电刷之间形成通路（正级电刷虽然也与转子接通，但是由于测量回路未接线无法形成通路），测量转子对地的绝缘电阻值。
发电机接地电刷和大轴滑环是转子接地保护测量回路中的一部分，有3个滑环及电刷，用于转子接地保护及转子直流电压的测量。
接地探测电刷由电磁铁供电举起,电磁铁由110V直流电源供电，测量时举刷装置内部电磁铁线圈通过110v 直流电，在电磁力作用下电刷举起，正极、负极、地极三个电刷同时举起。
正常运行时,不考虑电刷与轴的接触电阻,继电器流过的电流为：其中,为CmE 的容抗和RE并联后的阻抗。
转子接地故障的继电保护配置
转子接地故障的继电保护配置转子接地是发电机较常见的故障之一。
当励磁回路发生一点接地故障时，对发电机还不会造成较大危害，但如果再发生第二点接地故障，则会使发电机转子电流增大，无功出力降低，甚至产生剧烈振动，严重威胁发电机的安全。
如果汽轮发电机励磁回路发生两点接地，则有可能使轴系和汽机磁化。
所以发电机必须装设转子一点接地保护。
转子一点接地保护根据原理的不同可分为非注入式保护和注入式保护二大类。
非注入式保护依靠励磁绕组本身的电压或电流量作为保护判据的基本参量；注入式保护则需要外加辅助电源，由该辅助电源把计算保护判据用的电压量或电流量注入转子，以此作为保护计算的基本参量。
汽轮发电机通用技术条件规定，对于空冷及氢冷的汽轮发电机，励磁绕组的冷态绝缘电阻不小于1MΩ，直接水冷却的励磁绕组，其冷态绝缘电阻不小于2kΩ；水轮发电机通用技术条件规定，绕组的绝缘电阻在任何情况下，都不应低于0.5MΩ。
当励磁绕组及其相连的直流回路发生一点接地故障时，由于没有形成短路回路，接地点并没有故障电流，所以并不会产生严重的后果。
但是如果继发第二点接地故障时，接地点流过的故障电流将烧伤转子本体，部分转子绕组被短接，励磁绕组中电流增加将因过热而烧伤。
部分励磁绕组被短接以后气隙磁场发生的畸变会造成转子振动的加剧(这一点对于水轮发电机尤其严重)此外两点接地后还可能发生轴系和汽轮机的磁化。
这些都将严重威胁发电机的安全，对调相机也是一样。
为了大型发电机组的安全运行，无论水轮发电机、汽轮发电机或者调相机，在励磁回路一点接地保护动作发出信号后，应立即转移负荷，实现平稳停机检修。
1 转子接地保护原理分析(1)切换采样式切换采样式转子接地保护原理如图1所示：图1 切换采样式转子接地保护原理图U r为转子电压，kV；R g为一点接地电阻，k；R为转子回路切换电阻，k；S1、S2为电子开关；切换电子开关有2种状态：一种是S1合，S2开，对应的测量电流为i1和i2，kA；另一种S1开，S2合，对应的测量电流是i'1和i'2，kA。
发电机定子接地保护原理(注入式、基波电压)及保护调试方法
主要内容
一、定子接地保护原理 基波电压式 注入式 二、调试方法
定子接地保护原理
基波定子接地保护
假设在右图中F点的A相绕组发生 接地短路。F点到中性点的匝数
占该相绕组总匝数的百分比为
。此时机端T 点各相的对地（对 A相的F点）电压为：
定子接地保护原理
所以机端T点对地的零序电压为：
零序电压值随短路点位置α的 变化而变化的关系如图所示。 在机端单相接地时零序电压最 大，在中性点处接地时零序电 压为零。
定子接地保护原理
基波零序电压保护发电机85～95 ％的定子绕组单相接地,在中性点N附 近发生接地故障，保护有死区。
基波零序电压保护设两段定值， 一段为灵敏段，另一段为高定值段。
灵敏段基波零序电压保护，动作 跳闸时，需经主变高压侧零序电压闭 锁，防止区外故障时定子接地基波零 序电压灵敏段误动；
调试方法
注入式定子接地调试方法及步骤 1、检查注入式定子接地保护电源正常 2、检查非电量保护柜内注入式定子接地保 护闭锁输出压板退出（解、接线前先投入， 解、接后再退出） 3、检查发电机保护A柜内投注入式定子接地 保护功能压板
调试方法
注入式定子接地调试方法及步骤 4、在接地变处接入电阻箱，一端接在接地刀闸靠近定子侧，一 端接地 5、通过调节电阻进行检查，补偿后相角通常在274°左右，测量 阻值按照工序卡与输入阻值基本一致，并验证报警及跳闸值。
100%的定子绕组接地短路保护的一种方案是用三次谐 波电压和基波零序过电压两种保护联合构成。三次谐波 电压定子接地保护对于中性点附近的单相接地短路有很 高的灵敏度，它与基波零序过电压保护正好有互补性。 所以可用这两个保护联合构成100%的定子绕组接地短 路保护。
水轮发电机转子一点接地故障分析及处理对策
水轮发电机转子一点接地故障分析及处理对策摘要：文章介绍水轮发电机转子一点接地故障所造成的危害，分析水轮发电机转子一点接地保护原理，并在此基础上分析目前针对水轮发电机转子一点接地故障所采取的故障查找方法，以实例介绍其故障处理过程，以供参考。
关键词：水轮发电机；转子一点接地；故障分析；处理1引言在目前我国在进行能源结构调整和电网结构优化的过程中，水电站在电网中的地位不断提高，且建设数量和装机容量在不断增加，为满足我国社会不断增长的用电负荷要求以及维护供电稳定发挥着重要作用。
但是在水电站水轮发电机组的运行中，其比较容易出现的故障类型之一就是发电机转子一点接地故障，如果不及时查找并进行处理就会导致故障扩大对转子造成烧毁或者发展为两点接地而将绕组和铁芯烧毁并引发机组振动加剧等问题，所以需要在出现上述故障时进行及时排查和处理来确保机组运行的稳定和电能质量。
2水轮发电机转子接地危害水轮发电机组正常运行中出现转子一点接地故障时，通常不会对发电机造成直接危害，但是此时会产生故障隐患，并且在一点接地故障之后励磁回路对地电压也会升高并容易导致两点接地故障的发生。
如果此时出现了两点接地就相当于转子绕组一部分被短路，另一部分电流增加，就会对发电机转子磁场的对称性进行破坏，这就会导致发电机产生剧烈振动并导致无功功率的降低。
转子电流通过转子本体时如果其数值较大还会对转子造成烧毁的危险或者导致大轴磁化问题的发生。
如果上述问题没有得到及时解决，就会使得转子绕组绝缘和励磁回路中的其他设备因严重过流而烧坏并导致出现失磁故障而危及发电机安全并造成严重的经济损失。
3水轮发电机转子一点接地保护原理对于水轮发电机转子一点接地保护来说，比较常用的就是单端注入式转子接地保护，其示意图如图3.1所示，其原理就是在转子绕组的负端以及大轴之间注入电源，并且此电源可以根据转子绕组对地电容的大小来对其切换周期进行调整，这样就可以实现对转子一点接地电阻的实时求解，从而可以起到对大轴绝缘电阻下降的控制来实现对发电机转子的保护。
注入式转子一点接地保护原理
２ 转 子 一 点 接 地 保 护 原 理
转 子 一 点接 地 保 护 反应 发 电机转 子 对 大轴 绝
缘 电阻 的下 降 。当 接地 电阻 小 于 整定 值 时 ，起 动 元 件动 作 。
２ １ 单端 注入 式原 理 ．
注入式 保护 和注 入式保 护两 种。非 注入 式保 护
（ 括 电桥式 和 乒 乓 式 ） 原 理 简 单 、造 价 低 且 可 包 靠 ，但这 种原 理 的保 护 是 建 立 在有 一 定 励 磁 电压
充放电时间，考虑一定 的裕度，确定最终 注入 电 源周期定值 ，龙滩转子接地保护方波切换 周期整
定 为 ｌ。 Ｓ
图 １ 单端注入 式转子接地 电阻测量图
￡ｒ ，＋
２ ２ 双 端 注入式原 理 ．
在转子绕组 的两端与大轴之间注入偏移方波
电源 ，通过 计 算接 地 电 阻 的阻值 ，构 成 转子 一 点 接 地保护 ，称 为 双端 注入 式 。龙 滩水 电厂采 用 的 就是这种 原理 的转 子 一点 接 地保 护 。该 保 护 的转 子 接地 电阻测 量 图如 图 ２所 示 。Ｕ ｑ是 由辅 助 电 ｓ
图 ２ 双 端 注 入式 转 子 接 地 电阻 测 量 图
源装置发 出的 ４ ．Ｖ的方 波 电压 ，方 波频 率为 ６２ ０５ ４ ｚ ． ～ Ｈ ，具体值与电阻电容 的时间常数 有关。 Ｒ 为一对等值的平衡 电阻，该方波电压通过 Ｒ 、 ｙ ｙ
转子 对地 电容 ｃ 对 地 电阻 Ｒ 及 测量 电阻 Ｒ【 ｇ ）构 成 回路 。在 转子 绝 缘 良好 的情况 下 ，理论 上 可 以 认为 Ｒ 为无 穷大 。注入 电压 通过 对 地 电容 Ｃ ｇ 返
中图分 类号 ：Ｔ ３ Ｍ７
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
发电机注入式转子一点接地保护
一、保护原理
保护采用注入直流电源原理，直流电源由装置自产。
因此，在发电机运行及不运行时，均可监视发电机励磁回路的对地绝缘。
该保护动作灵敏、无死区。
考虑到双套化配置方案中，转子接地保护由于保护原理的要求不能双套化，否则会相互影响导致测量失误。
如采用一套运行一套备用方式，需要时应可靠安全地带电切换。
要说明的是：对于励磁系统是可控硅整流系统时，由于励磁电压中有较高的谐波分量（例如ABB公司生产的励磁装置，运行时产生的6次谐波、12次谐波电压远大于直流分量电压），可能影响转子一点接地保护的测量精度。
保护的输入端与转子负极及大轴连接。
保护有两段出口供选用。
其保护逻辑如图一；
图一转子一点接地保护逻辑框图
二、一般信息
注：对应的保护压板插入，保护动作时发信并出口跳闸；对应的保护压板拔掉，保护动作时只发信，不出口跳闸。
2.5
2.6投入保护
开启液晶屏的背光电源，在人机界面的主画面中观察此保护是否已投入。
（注：该保护投入时其运行指示灯是亮的。
）如果该保护的运行指示灯是暗的，在“投退保护”的子画面点击投入该保护。
2.7参数监视
点击进入发电机转子接地保护监视界面，可监视保护整定值，开/合电流，接地电阻计算值等信息。
三、保护动作整定值测试
3.1 动作值校正曲线的测定
在保护装置端子排接转子电压负极端子与接大轴的端子之间接一电阻箱，使电阻箱的电阻分别为5KΩ、10 KΩ，观察并记录界面上显示的测量电阻值。
要求：显示电阻值清晰稳定，显示电阻与外加电阻之差应小于10%。
模范现场运行工况，接入专用转子一点接地测试装置，在此模拟测试装置的正极和负极之间加入一直流电压，设置接地电阻0KΩ、5KΩ、10 KΩ，设置接地方式负极接地、正极接地，观察界面显示的测量电阻值，要求：显示电阻值清晰稳定，显示电阻与外加电阻之差应小于10%。
如果测量精度不满足，需检查调整硬件，重新测试。
电阻小于整定值时，保护动作，记录动作电阻。
电阻的精度。
3.2动作时间定值测试
注：一点接地保护时间整定误差为±1秒
保护逻辑是否正确（打“√”表示）：正确□错误□
保护出口方式是否正确（打“√”表示）：正确□错误□
保护信号方式是否正确（打“√”表示）：正确□错误□。