发电机转子接地影响及保护措施论文
发电机转子接地故障判断和处理
发电机转子接地故障判断和处理摘要：在发电机组运行过程中，转子绕组接地是一种常见的异常运行状态，也是严重影响发电机组安全运行的隐患。
检测转子接地故障通常需要很长时间。
因此，研究转子绕组接地的原因、接地处理和预防措施具有重要意义。
发电机转子接地的危害，如何分析和处理发电机转子接地故障，以及如何在制造和运行中防止转子接地。
关键词：发电机；转子；接地；处理；预防1转子一点接地的原因及影响转子绕组是励磁回路中绝缘最脆弱的部分。
在发电机组运行期间，转子高速旋转，线圈承受非常大的离心力。
长期运行可能会导致转子绕组轻微松动，并损坏绕组的绝缘。
同时，大型机组的励磁电流往往很大，大电流引起的热效应也会加速转子绕组绝缘的老化。
此外。
空气中的油渍和灰尘通过通风孔吸附在绕组上，绕组冷却介质中的湿度过大也会导致转子绝缘降低。
粗心的制造和维护过程、绕组导体边缘不完整的毛刺以及遗留下来的金属导体碎屑都容易损坏转子绕组并导致转子接地故障。
当转子在某一点接地时，没有电流流过故障点，因为它不会形成接地电流回路，但是励磁电压会稍微增加，不会直接损害机组，励磁绕组仍然可以保持正常，发电机仍然可以继续运行。
2转子两点接地的危害及影响2.1点接地故障例如，如果励磁开关和发电机出口断路器相互连接，或者如果转子电路产生过电压，则可能导致另一个接地点，这可能导致两起或更多严重威胁发电机安全的接地事故。
它通常会产生以下几种危害：（1）转子两点接地后，绕组部分短路，使得绕组的直流电阻变小，励磁电流变大，发电机励磁电路的主磁通变小，降低了机组发出的感应无功功率，导致机组端电压下降，定子电流急剧上升。
（2）由于转子的磁场畸变，气隙中的磁势也被对称破坏，导致扭矩不平衡，导致转子严重振动、大轴磁化和其他危险。
2．3两点接地故障接地点之间的短路电流将非常大，电流产生的电弧可能烧毁励磁绕组和旋转轴，甚至导致发电机着火和爆炸。
转子在盘面上的两点接地通常以励磁电流和定子电流增加、励磁电压和机器端电压降低、功率因数增加和剧烈振动为特征。
浅谈发电机转子接地保护
浅谈发电机转子接地保护【摘要】本文主要讨论了发电机转子接地故障的现象，以及采用乒乓式和电桥式原理构成的转子接地保护的原理及应用。
【关键词】转子；接地；电桥式；乒乓式0.引言发电机正常运行时，转子回路对地之间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。
当转子绝缘损坏时，就可能引起转子接地故障，常见的是一点接地故障，如不及时处理，还可能接着发生两点接地故障。
转子回路的一点接地故障，由于构不成电流通路，对发电机不会构成直接的危害，对转子回路一点接地故障的危害，主要是担心再发生第二点接地故障，因为在一点接地故障后，转子回路对地电压将有所提高，就有可能再发生第二个接地故障点。
发电机转子回路发生两点接地故障的危害表现为：（1）转子绕组的一部分被短路，另一部分的电流增加，这就破坏了发电机气隙磁场的对称性，引起发电机的剧烈振动，同时无功出力降低。
（2）转子电流通过转子本体，如果转子电流比较大（通常以1500A为界限），就可能烧损转子，有时还造成转子和汽轮机叶片等部件被磁化。
（3）由于转子本体局部通过转子电流，引起局部发热，使转子发生缓慢变形而形成偏心，进一步加剧振动。
1.转子接地保护基本工作原理1.1直流电桥原理构成的转子接地保护直流电桥原理构成的转子接地保护。
可调电阻R接于励磁绕组的两端，当发现励磁绕组一点接地后，励磁绕组的直流电阻被分成r1和r2两部分，这时运行人员接通按钮SB，并调节电阻R，以改变r3和r4，使电桥平衡（r1/r2=r3/r4），此时毫伏表mv的指示最小（理论上为零）。
然后断开SB而将连片XB接通，投入励磁绕组两点接地保护。
这时由于电桥平衡，继电器K内因无电流或流有很小的不平衡电流而不动作。
当励磁绕组再有一点（如K2点）接地时，已调整好的电桥平衡关系被破坏，继电器K内将有电流流过，其大小与K2点距K1点的距离有关。
K2与K1间的距离越大，电桥越不平衡，继电器K中的电流越大，只要这个电流大于K的整定电流，它就动作，跳开发电机。
浅议我厂所应用的发电机转子接地保护方式
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图 ３发电机转子两点 接地保护逻辑框 图
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摘要 ： 转子一点接地是发 电机 常见的故障之 一。转子一点接地不会对发电机造成直接 危害，但 一点接地故 障如发展成两点故障 ， 则将严 重的威胁发 电机 的安 全。 本 文对我厂一套 四台发 电机组所 配置 的注入式发 电机转予接地保护方式和二套一 台机组所配置的乒
乓式发 电机接地保护 方式作 出应 用分析 。 分析 了两种接地保护方式的应 用不 同和 实际运行、操作 中的优缺 点。 提 出了乒乓式接地保
地 电阻 。
励磁绕组
Ｓｌ
图 ２ “ 乒乓式”变电桥 接地保护 电路原理图 保护 的动作判据为 ：
Ｒ ＜Ｒ （ １ ） 式 中：Ｒ 为接地 电阻值 ，分两段 ，高定值段为灵敏段 ，保护 出口仅为告警信
１ １ ， ３ Ｈ ｚ低频方波 电压注入式转子接地保护
１ — ３ Ｈ ｚ 低频方波 电压注入式转子接地保护用于探测 同步发 电机励磁 回路发生 的高阻或者低阻值接地故 障。保护工作时通过 电源模块 向励磁 回路中注入幅值为 ５ ０ Ｖ的直流电压 Ｕ ，该直流电压得正负极性每秒钟变换 １ — ４ 次 ，我厂选用 ２ 次。 这个 直流电压穿越 电阻箱单 元 ，然后通过高阻值对称地耦 合到励 磁 回路 ，同时通 过 串联 的低 阻值测量电阻 Ｒ 皿 连接 到大轴 接地碳刷 。测量 电阻上的 电压和控制电压 通过保 护装置上 的测量变送 器端子接入保护装置 。控制 电压在 幅值和频率上都与 注入 的 ５ ０ Ｖ方波 电压成正 比，转子 回路 中的接地 电流通过串联的低值测量电阻上
浅析135MW空冷发电机转子故障接地原因分析、处理方法及防范措施
浅析135MW空冷发电机转子故障接地原因分析、处理方法及防范措施摘要：发电机是发电厂的主要设备之一，发电机的运行安全与否直接关系到发电企业的安全经济效益，以及电力系统的安全运行和稳定性，发电机出现转子内部一点接地危害较大，后果也非常严重，本文主要浅析发电机转子故障接地的主要原因、处理方法及防范措施。
关键词：发电机一点接地防范措施一、故障简述：我厂为2台135MW空冷发电机组，发电机为国产的型号为QF-135-2型发电机，额定电压：13.8KV，额定电流：6645A 功率因数：0.85，额定转速：3000r/min，额定频率：50Hz，定子相数：三相，定子接法：Y，绝缘等级：F 级，励磁方式：自并励,冷却方式：空冷，于2008年12月初次投运，2011年9月进行第一次抽转子大修，2018年4月进行小修工作，小修时对发电机转子滑环进行清灰、更换碳刷工作、预试工作，预试结果为发电机转子绝缘电阻为240 MΩ、直流电阻为0.1289Ω。
于2018年4月26日并网成功。
2018年5月7日，#1机组停机前有功78MW、无功-22Mvar，转子电流629A，转子电压88V。
12时29分，#1机组跳闸，DCS发出“发变组保护A柜后备保护动作”信号，转子一点接地保护动作。
就地检查发变组保护A柜显示转子一点接地保护动作跳闸，动作值电阻小于1k，动作时间2s，保护为正确动作。
发电机现场检查未发现明显故障点，但发电机本体励端有焦糊味，随后摇测灭磁开关下口至发电机滑环处母线绝缘500MΩ正常，安装上碳刷摇测发电机转子绕组绝缘为0 MΩ。
再次对滑环室彻底吹扫后转子绝缘仍为0 MΩ，现场判断为发电机转子一点接地，故障点在发电机转子上。
随后联系发电机厂家专业技术人员对发电机转子接地故障进行了排查，现场解体滑环室和励磁侧端盖发现外环转子绕组和导电杆连接螺钉烧损，需发电机抽转子进行更换转子绕组引线和导电螺钉。
二、原因分析：发电机厂家专业技术人员对发电机转子接地故障进行了排查，发现故障点在固定转子引线的导电螺钉处。
关于发电机定子接地故障分析的论文
关于发电机定子接地故障分析的论文摘要随着电力行业的快速发展，发电机作为配电系统的核心设备，其可靠性和安全性越来越受关注。
然而，在长期运行过程中，定子接地故障是一个常见的问题，可能导致发电机停机甚至引发火灾等严重后果。
本论文旨在通过对发电机定子接地故障的分析，研究故障的原因、检测方法以及解决方案，为发电机定子接地故障的预防和处理提供参考。
1. 引言发电机作为电力系统的核心设备，其正常运行直接关系到电网的稳定和安全。
然而，由于各种原因，如设备老化、操作失误等，发电机定子接地故障时有发生。
定子接地故障是指发电机定子绕组中有一条或多条绕组与机壳相连，形成了一条电流回路。
这样的故障会导致绕组短路，进而导致发电机输出功率下降、发热增加等问题，严重时还可能引发火灾。
本文将针对发电机定子接地故障进行深入分析，包括故障原因、故障检测方法以及有效的解决方案，旨在提高发电机的可靠性和安全性。
2. 发电机定子接地故障原因分析发电机定子接地故障的发生原因多种多样。
下面分析了几个常见的原因：2.1 制造过程中的质量问题在发电机的制造过程中，可能存在材料质量不过关、绝缘材料损坏、绕组安装不当等问题，导致定子绕组与机壳之间出现接地。
2.2 设备老化随着发电机的长期运行，设备会有磨损和老化的现象，绝缘材料可能会龟裂或破损，从而引发定子接地故障。
2.3 操作失误操作人员在操作过程中可能存在操作不当、连接错误等问题，导致定子绕组接地。
3. 发电机定子接地故障检测方法发电机定子接地故障的早期检测对于避免进一步损坏和事故的发生至关重要。
下面介绍几种常用的故障检测方法：3.1 绝缘电阻测量法通过测量定子绕组与机壳之间的绝缘电阻来判断是否存在接地故障。
一般来说，绝缘电阻的下降会提示可能存在故障。
3.2 高频波法利用高频信号的频谱分析，可以检测定子接地故障。
当存在接地故障时，会出现特定频率的峰值，通过分析这些峰值可以判断故障的位置和严重程度。
发电机转子接地保护的分析与建议
成 的影 响也 会较小 。但 是 ，当整个 转子 回路上 某 点 （ 即便该 点 不在 励磁 绕 组上 ） 绝缘 电阻降得 很 低 时 ， 实 际相 当于转 子一 点接地 ，如 果不及 时投 入转 子 两 点 接地保 护 ，其 风险 较大 ；这 时若转 子 绕组上 再 发
生 一点接 地 ，其危 害将会 非常大 。 因此 ，当确认 转 子一点 接地 后 ，机组停 机前 应
Ｊ
电 力 安 全 技术
第ｌ ７ 卷（ ２ ０ １ ５ 年 第 ６ 期）
发 电机转子接地保护 的分析 与建议
马艳 涛 ， 罗 军
（ 广 东省 粤 电集 团有 限公 司沙 角Ａ 电厂 ，广 东 东莞 。 ５ ２ ３ ９ ３ ６ ）
［ 摘
要 ］ 介 绍 了发 电厂 ｗＦ Ｂ ｚ 一 ０ １ 及Ｒ Ｃ Ｓ － ９ ８ ５ 型接地 保护装 置的工作 原理 ，指 出转 子 两点接
受 湿度及 灰尘 污染 情况 比较严 重 。
３台机 组运 行 时 ，均 不 定 时发生 转 子 回路对 地
绝 缘严 重 下降 、转 子一 点接 地保 护动 作 的情 况 。检 查 结果 表 明 ：引起 绝缘 下降 的点 并不在 转子 绕组 内
部， 而是 在励磁 外 回路上 。这 是 由硅 屏 内元 件受 污 、
定值 不必 过大 ，建议 取值 ５ ｋ Ｑ。
跳 闸的机 会 ；如果 转子 一点 接地故 障发生在 转 子绕
组 内部 ，当短 时间 内发生转 子两 点相 继接地 时 ，会
因未及 时投入 转子 两点 接地保 护而 产生严 重 后果 。
３ ＷＦ Ｂ Ｚ － ０ １ 型保护装置转 子接地保护 原理 ２ 转子两点接地的危害分析
浅谈发电机转子接地故障分析及处理
不存在转 子绕组对地电容 的充放 电过程， 因此不受 轴 电压吸收 回路的影 响。但该原理在转子绕组不
同位置接地时， 保护 的灵敏度相差较大， 而且容易受
到 高 次谐 波 的影 响， 目前 现 场 已很 少 采 用 。注 入 交
起接 地 。
转子接地有一点接地和两点接地 ， 另外还会发 生转 子层间和匝间短路故障 。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 。转 子接 地 是
３ ） 长期运行绝缘老化 、 因杂物或振动使转子部 分匝间绝缘 垫片位移 ， 将转子通风孔局部堵塞 ， 使 转子绕组绝缘局部过热老化引起转子接地。 ４ ） 鼠类等小动物窜人励磁 回路 ， 定子进出水之 路绝缘引水管破裂漏水 ， 励磁回路脏污等引起转子
轴 系 转 子磁 化 等 灾 难 性 后 果 ， 严 重 威 胁 发 电机 的 安 全… 。汽 轮发 电机 和水 轮 发 电机 均 应 装设 转 子 一 点
２ ． １ 轴电压吸收回路对转子接地保护的影响
注人 直 流 电压原 理直 接 反 映泄 漏 电 流 的大 小 ，
接地保护 。转予一点接地保护原理 可分 为非 注 入 式和注入式两大类 、 非注入式原理依靠励磁绕组 本 身的电气量构成保护判据； 注入式原理则需要外 加辅助 电源， 将辅助 电源注 技
总第 ２ ０ ９ 期
并不会带来直接危险， 转子接地保护 固有延 时适 当
延 长也 是可 以接 受 的。
式时， 测量间隔内无法测量转子 电压， 发电机失磁保 护应取消转子低 电压判据， 同时在进行定值整定时，
发电机转子接地故障分析及防范措施
发电机转子接地故障分析及防范措施作者：谭仕强来源：《科技风》2018年第33期摘要：在发电机的各个环节中，转子绝缘的转速高、运行温度高，转子绕组在离心作用下常因摩擦导致绝缘损伤，此外，冷却空气会将水气、炭灰、油污以及粉尘等带入转子并存积，从而使得绝缘电阻值下降，因此，转子绝缘属于较为薄弱的环节，需要加以保护。
文章对发电机转子接地故障进行了简要介绍，从实例出发，对某水电厂的发电机存在的接地故障原因进行了具体分析，并在此基础上提出了防范措施。
关键词：发电机转子；接地故障；防范措施1 绪论对于同步发电机的转子绕组来说，一点接地故障并不会使得转子立刻产生损坏，发电机可继续正常运行，需要注意的是，如若有第二点接地故障的发生，就会使得励磁回路的两个接地线圈之间产生一个闭合的电气回路，就会使得转子周围的磁场严重不平衡并产生足以损毁发电机的机械力，其原因是：励磁绕组两点接地，如果一部分绕组发生短接，那么剩余部分的绕组中的电流也会变大，使得磁励绕组或者转子被烧坏，还有可能引发火灾，而且，如果励磁绕组各部分电流的不相等会使得气隙磁场的对称性被破坏，从而使得转子磁场产生畸变，继而导致发电机机体因受力不均而剧烈振动，此外，励磁绕组的局部电流变大会使得转子产生局部过热现象，从而导致其缓慢变形、偏心，使得机组振动更加剧烈。
因此，勵磁回路的两点接地故障会极大地危害到发电机的正常使用。
2 实例分析2.1 情况介绍小东江水电站位于湖南省资兴市境内湘江支流耒水中上游，为大东江水电站的反调节电站。
电站装有4台轴流式机组。
水力枢纽主体建筑由中南水电勘测设计院设计，第八工程局施工。
3号机组由武汉汽轮机厂设计制造，单机容量20.5MW，轴流转桨式水轮机组，半伞式发电机机构，第八工程局现场安装，于1991年12月投产发电。
该电站建成开工后，设备持续正常运转，但3号发电机在2012年11月20日产生动态接地故障，经重新镶嵌发电机转子线圈后恢复正常运行，一年后，于2013年11月19日再次发生接地故障，文章将对此次故障原因进行分析。
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浅析发电机转子接地的影响及保护措施【摘要】由于发电机长期运行产生的转子绝缘损坏老化以及工作人员在工作中造成的异物掉落等原因，将造成发电机转子产生一点甚至两点接地。
使得发电机的正常运行受到了严重的影响，在分析了产生原因及危害后，阐述了相应的保护措施，避免因转子接地引发的事故。
【关键词】发电机;绝缘老化;转子接地;保护措施
0．引言
当前，发电机励磁回路一点接地故障是常见的故障形式之一，励磁回路一点接地故障对发电机并未造成危害，但相继发生第二点接地，即转子两点接地时，由于故障点流过相当大的故障电流而烧伤转子本体，并使励磁绕组电流增加，可能因过热而烧伤。
由于部分绕组被短接，使气隙磁通失去平衡从而引起振动甚至还使轴系和汽机磁化，两点接地故障的后果是严重的，故必须装设转子接地保护。
1．发电机发生转子接地的原因
工作人员在励磁回路上工作时，因不慎误碰或其他原因造成转子接地；转子滑环，槽及槽口、端部、引线等部位绝缘损坏；长期运行绝缘老化，因杂物或振动使转子部分匝间绝缘垫片位移，将转子通风孔局部堵塞，使转子绕组绝缘局部过热老化引起转子接地；鼠类等小动物窜入励磁回路，定子进出水支路绝缘引水管破裂漏水，励磁回路脏污等引起转子接地。
2．发电机转子接地的危害
2.1发电机发生转子一点接地的危害
发电机发生转子一点接地的时候，因为对地尚未形成回路，所以其接地点并无接地电流通过，励磁回路仍可维持在正常状态，发电机可继续运行。
但若未能及时处理，一旦再发生另一点接地即形成发电机转子两点接地故障，这便是十分危险的短路故障。
2.2发电机发生转子两点接地的危害
a．破坏发电机气隙磁场的对称性，使气隙磁场发生畸变，气隙失去平衡，引起发电机剧烈振动，使发电机损坏、无功出力降低、励磁电压及发电机机端电压降低，而定子电流却可能增大。
汽轮发电机转子两点接地还可能引起轴系和汽机磁化，后果严重。
若装有横差保护，还会引起其误动，因此，转子一点接地保护后要将横差保护加上一个短的延时，防止其误动。
b．两点接地造成非短路电流增大，如果流过转子本体的短路电流过大（通常以1500a为界限），由于过热烧损转子的同时还会使转子发生缓慢变形，形成偏心，加剧振动/另外，还可能损坏励磁装置，导致失磁故障，危机发电机和系统的安全。
3.发电机转子接地的保护措施
3.1发电机转子一点接地的保护措施
转子一点接地保护的种类较多，主要有迭加直流式、乒乓式及迭加交流式。
由于国内发电机转子一点接地保护广泛采用迭加直流式和乒乓式。
其他保护方式在此就不多做介绍。
3.1.1跌加直流式的转子一点接地保护
在发电机转子绕组的一极对大轴之间加一个直流电压，通过采集直流电压的输出电流，来测量转子转子绕组的对地电阻正常情况下，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、大轴之间构成回路，产生电流if。
接地电阻越小if 越大，接地电阻越大，if越小。
保护装置通过改变测量回路内阻得到两个测量回路的内阻得到两个测量值if1、if2，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vf后，便可计算出接地电阻值rx。
当该转子一点接地保护投入运行时会影响转子回路的绝缘系统，若有此两种装置时，只能投入其中一套，否则会相互影响。
双重化的保护也只能投入一套，另一套作为冷备用。
3.1.2切换采样式一点接地保护（乒乓式）
在发电机运行时轮流测量转子绕组正极、负极的对地电流，并根据测的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rg接地。
s1、s2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。
当电子开关s1闭合、s2断开时，测量电阻r1上的电压为：
当电子开关s2闭合、s1断开时，测量电阻r1上的电压为：
在式（1）、式（2）中r1、r已知，u1、u1‘和转子电压ud为保护的测量电压，解方程可求出rg和α。
保护范围为整个发电机转子绕组。
此外，对于无刷励磁机组，可能只引出转子绕组的一端，由于转子电压无法引出，无法采用乒乓式转子接地保护原理。
3.2发电机转子两点接地的保护措施
3.2.1二次谐波电压式两点接地保护
当发电机正常运行时，定子电压中只有很小的奇次谐波分量。
由于气隙磁通的空间分布完全对称于横轴，将其按傅立叶级数展开，其中没有偶次谐波。
因此，不会在定子绕组中产生偶次谐波电势。
当发电机转子绕组发生两点接地或匝间短路时，气隙磁通分布被破坏，其气隙磁通将发生畸变，在定子绕组中产生二次谐波电压，定子二次谐波电压式两点接地保护就是用该电压作为判据其保护
范围为整个转子。
正常运行时该保护退出，当转子绕组发生一点接地故障后自动投入运行。
其优点是不受外部故障或其他机组转子两点接地在定子绕组中出现二次谐波电压的影响。
整定值可以很小，保证其灵敏度。
3.2.2反映接地位置的两点接地保护
转子一点接地时，根据切换采样式一点接地保护计算出接地点α值，若发生转子两点接地，测的α的值有变化，转子两点接地保护的动作方程为：
δα>αop
式中δα—转子绕组两点接地之间的电气距离百分数，δα=|α1-α2|
αop—转子两点接地位置变化的整定值
αop可整定为5%～10%。
为防止瞬间转子两点接地故障时保护动作，动作延时可取0.3s。
4.结论
总结来看，转子绕组发生接地故障的根本原因是其绝缘遭到了损坏造成的。
所以要预防发电机转子绕组接地故障的发生，在运行管理方面必须随时掌握转子绝缘状况，并根据其绝缘状况进行针对性的维护、保养及检修处理。
同时发电机转子绕组发生两点接地故障，绝大部分情况都是发生在一点接地后，未能得到及时处理而扩大成两点甚至多点接地的故障的。
若发生了转子一点接地故障，必须在发展成两点接地之前尽快妥善处理，以免发展成为严重的两点接地故障。
【参考文献】
［１］张保全，尹相根.电力系统继电保护.北京中国电力出版社，2005.
［２］赵厚滨,薛一琴.发电机转子两点接地保护的研究.东北电力技术，2006,(5)：12-14．。