发电机转子接地保护
发电机转子接地保护原理
发电机转子接地保护原理发电机转子接地保护是一种重要的电力设备保护措施，其原理是通过对发电机转子进行接地保护，确保设备的安全运行和人身安全。
本文将从发电机转子接地保护的原理、作用、保护装置和应用等方面进行介绍。
一、原理发电机转子接地保护的原理是基于电气设备的接地原理。
在正常情况下，发电机转子是绝缘的，与地之间不存在直接的电流通路。
而当发电机转子出现漏电故障时，故障电流会通过接地路径流向地面，形成接地电流。
发电机转子接地保护通过检测接地电流的存在与否，判断转子是否存在漏电故障，从而实现对设备的保护。
二、作用发电机转子接地保护的主要作用是：1. 避免漏电引起的设备损坏：当发电机转子出现漏电故障时，接地保护装置能够及时检测到接地电流的存在，并迅速切断电源，防止漏电引起的设备损坏。
2. 保护人身安全：漏电电流会导致设备带电，存在触电的危险。
通过及时切断电源，发电机转子接地保护能够保护人身安全，避免触电事故的发生。
三、保护装置发电机转子接地保护通常由以下几个主要部分组成：1. 接地电流检测装置：用于检测发电机转子的接地电流。
通常采用电流互感器进行检测，将接地电流信号转化为电压信号。
2. 比较器：将接地电流信号与设定值进行比较，当接地电流超过设定值时，触发保护装置动作。
3. 断路器：一旦接地电流超过设定值，断路器会迅速切断电源，防止接地电流继续流向地面。
四、应用发电机转子接地保护广泛应用于各种类型的发电机组，包括水轮发电机组、汽轮发电机组和柴油发电机组等。
在发电机运行过程中，定期检查和测试发电机转子接地保护装置的性能，确保其正常工作，是保证设备和人身安全的重要措施。
总结：发电机转子接地保护是一种重要的电力设备保护措施，通过对发电机转子进行接地保护，能够有效避免漏电引起的设备损坏和触电事故的发生。
其原理是基于电气设备的接地原理，通过检测接地电流的存在与否，判断转子是否存在漏电故障。
发电机转子接地保护通常由接地电流检测装置、比较器和断路器等部分组成。
发电机注入式转子一点接地
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。
2.52.6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。
发电机一点、两点接地保护优缺点及常见故障处理
发电机一点、两点接地保护优缺点及常见故障处理摘要：在现代发展进程中，各类机械设备的发展使用程度不断上升，相应的出现故障以及及时修理工作，是保障机械设备正常运转的关键。
发电机适用于无法通过其他途径为设备供电的环境中使用，在目前机械设备发展的进程中，发电机具有重要意义。
但是在实际操作过程中，容易出现发电机故障等情况，影响到了设备正常运行的同时，对正常的生产活动造成了严重影响。
本文从发电机的优缺点方面出发，通过对发电机的优缺点分析，进一步阐释发电机常见故障的处理。
关键词：发电机；一点、两点接地保护；故障处理前言在当前快速发展的机械设备制造中，发电机作为基础设备，常被应用于大多数无法正常供电的环境中。
发电机的应用，提高了相应的生产能力。
而在发电机的使用过程中，发电机自身存在便利性、不受地域限制性的特点以外，同样存在较多的缺点。
同时发电机常见故障的出现，极大程度上影响了发电供应机械设备的正常运行，降低了生产效率的同时，会对发电机使用寿命造成严重影响。
在这一基础上科学分析发电机一点、两点接地保护优缺点，以及探究常见的故障处理，有利于提升发电机使用率。
本文分析发电机一点、两点接地保护优缺点，探讨能够有效提升发电机常见故障处理效率。
1.发电机转子接地保护优缺点分析1.1发电机转子一点接地保护优缺点转子是发电机的核心部件，起着电能转换的重要作用，为了提高电子转换效率，定子线圈与转子线圈之间的空气气隙很小，只有几毫米，因此要求定子与转子在转动时应保持较高的稳定性，即要求发电机系统转动时振动值应保持在一定范围内[1]。
在这种情况下，发电机容易出现故障，因此需要具有方便性的故障监测与保护装置，能够达到监测监测保护的作用，在降低发电机出现故障的基础上，能够较为快速的修理发电机。
目前发电机转子绕组一点接地检测与保护装置，是保障发电机组运行安全系统的重要组成部分。
在目前的发电机中，对于励磁回路一点接地故障的维护措施包括叠加交流乒乓式。
发电机转子一点接地保护
发电机转子一点接地保护张维俊目前，广泛应用的微机型转子一点接地保护，主要有两种：一种是在W F B Z-01型、D G T-801系列装置中提供的叠加直流式转子一点接地保护，另一种是乒乓型转子一点接地保护。
尽管种类及构成的原理不同，但对转子一点接地保护的整定，均是要确定以下两个定值：动作接地电阻和动作延时。
1、动作接地电阻的整定发电机励磁回路一点接地，并不影响发电机的正常运行，也不会对发电机构成危害。
但如果发生一点接地后，又发生另一点接地，形成励磁会路两个不同点的接地或部分励磁绕组被短接，将破坏发电机气隙磁场的均匀。
因此，转子一点接地保护的动作接地电阻值，应按发电机转子两点接地后不影响气隙磁场均匀性的条件来整定。
众所周知，各种容量的发电机的转子额定电压通常只有几百伏，考虑到2.2倍的强行励磁倍数，也不超过1000V，而转子的额定励磁电流确较大（由几十安到几百安）。
设转子绕组发生经1千欧姆的电阻一点接地后，又在令一点发生直接接地短路，则通过两个接地点的电流不会超过1A。
因此，对发电机气隙磁场的影响并不大。
由上述可知，若按转子绕组两点接地后对气隙磁场的影响来整定转子一点接地保护的动作接地电阻，该电阻值将很小。
在运行中，若转子绕组回路发生异常，应尽早的发现并进行处理以防故障扩大。
另外，对于双水内冷式发电机，还应尽早发现由于转子绕组漏水形成的转子绕组对地绝缘的降低。
从以上观点考虑，转子一点接地保护的动作接地电阻应比较大。
另外，测量表明，励磁电流中高次谐波分量对保护的阻抗测量精度有较大的影响。
综合上述理由，转子一点接地保护的动作电阻R取5~10千欧姆是适宜的。
2、动作延时动作延时可取6~9S，作用于信号及自动投入转子两点接地保护。
发电机转子接地保护
以ARAS2703B数字式发电机保护装置为例说明：
线号62、64接发电机励磁绕组，即定子；66为发电机大轴，即转子大轴。
大轴和励磁绕组是绝缘的，发生转子接地故障时，之间绝缘降低。
转子接地保护功能测试：
在装置背后端子62、64施加200V的励磁电压（实际加100V直流即可），端子69、72施加交流电压220V（实际没有接线），使装置处在切换运行状态，逐渐减小电阻箱的大小，使保护动作，记录保护的动作值。
然后逐渐增大电阻的大小，使保护返回，记录保护的返回值。
转子一点接地后，自动转入两点接地保护（转子两点接地受一点接地闭锁），满足两点接地变化电阻定值（注意，是一个变化量），两点接地动作。
发电机转子接地保护原理综述综述0824
发电机转子接地保护原理综述发电机转子绝缘损坏时引起的励磁回路接地故障是常见的故障，据统计，1999年全国100MW及以上发电机发生转子接地故障九次，占发电机本体故障的30％，可见转子接地保护对于保护发电机本体遭受更大的损害有非常重要的意义。
在研制保护装置之前，首先要了解发电机转子接地保护原理。
发电机转子接地保护分为一点接地保护和两点接地保护两种。
本文主要分析了各种保护的基本原理，它们的优缺点以及改进。
一、转子一点接地保护发电机转子一点接地保护方法主要有电桥法，叠加直流电压法，叠加交流电压法（主要是导纳法），乒乓法。
下面分别介绍他们的工作原理及优缺点。
（一）电桥法图1－1电桥式一点接地保护原理图 (a)正常情况下；（b ）经过渡电阻一点接地利用电桥原理构成的一点接地保护，其原理图如图1－1所示。
(a),(b)分别是正常情况和一点接地情况下的原理图。
集中电阻y R 表示绕组对地绝缘分布电阻。
励磁绕组LE 的电阻构成构成电桥的两个臂，外接电阻R1和R2 构成另外两个臂。
正常情况下，调节电阻R1和R2，使流过继电器J 的不平衡电流最小，使继电器的动作电流大于这一不平衡电流。
当一点经过渡电阻接地后，电桥失去平衡，此时继电器的动作。
电流的大小决定于k 点的位置以及过渡电阻Rf 的大小。
当电流大于继电器J 的动作电流时，继电器动作。
当励磁绕组的正端或负端发生接地故障时，这种保护装置的灵敏度很高，然而，当故障点位于励磁绕组中点附近时，即使是金属性接地，保护装置也不能动作。
这是电桥法的根本缺陷。
为了消除这一缺陷，在电桥的1R 臂中串接一只非线性电阻f R 。
非线性电阻0f R u i α-=，其中α是常数，当电压0u 升高，电流i 非线性地增加，电阻f R 下降;反之，则f R 上升。
因此，串接这个非线性电阻后，电桥的平衡条件会随着励磁电压的改变而变化。
在某一电压下的死区，在另一电压下变为动作区，从而减小了拒动的几率。
发电机转子接地处理
发电机转子接地处理步骤如下：
1. 当转子一点接地保护报警时应立即查明接地性质和位置，如确认系励磁回路接地需停机才能处理或接
地在转子回路时，应加强监视并投入转子两点接地保护，尽快申请停机处理。
2. 如果是发电机内部稳定的金属性接地故障，应立即停机处理。
3. 如果发电机的转子电流，发电机振动明显增加应判断为发电机转子绕组匝间短路，此时应立即降低机
组负荷，使振动和转子电流不致超限，并尽快申请停机处理。
4. 检查发电机大轴接地碳刷接触是否接地良好或断线。
5. 检查励磁设备工作环境是否恶化，有无受潮。
6. 通知检修采取措施测量转子正、负极对地电压（需取下转子电压的保险或打开发变组保护中转子一点
接地的转子电压线，但打开后转子一点、两点接地保护均自动退出），测量完毕立即恢复。
7. 若确认励磁回路绝缘电阻降低时，应对有关回路进行详细的外观检查，若查出接地故障在励磁回路时
应尽快设法排除。
发电机转子接地保护原理
发电机转子接地保护原理
发电机转子接地保护是一个重要的电气安全保护装置。
它的原理是基于电气设备中接地故障的特性。
当发电机转子发生接地故障时，电流会通过接地点流向地面，形成一条电流回路。
这会导致电流异常增大，可能引发设备损坏、火灾甚至人身伤害。
为了保护发电机和相关设备，需要在转子接地点安装转子接地保护装置。
该装置通过检测转子接地电流大小，以及与进行比较，当电流超过设定的阈值时，触发保护动作。
一种常用的转子接地保护装置是差动保护装置。
它通过测量转子接地点电流与发电机定子电流的差值，来判断是否发生接地故障。
如果差值超过设定值，就会触发保护动作，例如切断发电机与电网之间的连接。
另一种常见的保护装置是可靠接地装置。
它通过将转子接地点与地面形成良好的接地，使接地电流通过接地电阻流向地面，保护发电机和相关设备。
同时，可靠接地装置还可以提供对转子接地点电流大小的监测。
总之，发电机转子接地保护是保障电气设备运行安全的重要措施之一。
它通过检测转子接地电流大小，判断是否发生接地故障，并及时采取保护动作，保护设备和人员的安全。
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发电机转子接地保护正常运行时，发电机转子电压（直流电压）仅有几百伏，且转子绕组及励磁系统对地是绝缘的。
因此，当转子绕组或励磁回路发生一点接地时，不会构成对发电机的危害。
但是，当发电机转子绕组出现不同位置的两点接地或匝间短路时，很大的短路电流可能烧伤转子本体；另外，由于部分转子绕组被短路，使气隙磁场不均匀或发生畸变，从而使电磁转矩不均匀并造成发电机振动，损坏发电机。
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。
规程规定，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。
一发电机转子一接地保护1 转子一点接地保护的类别转子一点接地保护的种类较多，主要有叠加直流式、乒乓式及测量转子绕组对地导纳式（实质是叠加交流式）。
目前，在国内叠加直流式转子一点接地保护及乒乓式转子一点接地保护得到了广泛应用。
2 叠加直流式转子一点接地保护（1）构成原理叠加直流式转子一点接地保护的构成原理是：在发电机转子绕组的一极（正极或负极）对大轴之间，加一个直流电压，通过计算直流电压的输出电流，来测量转子绕组或励磁回路的对地绝缘。
其构成原理框图如图43所示。
U=图43 叠加直流式转子一点保护原理图在图42中：U－外加直流电压；=I－计算及测量元件；pR－转子接地电阻。
正常工况下，发电机转子绕组或励磁回路不接地，外加直流电压不会产生电流；当转子绕组或励磁回路中发生一点接地时（设接地电阻为R），则外加直流电压通过部分转子绕组、接地电阻、发电机大轴构成回路，产生电流i。
接地电阻越小，p i越大；反之亦反。
p测量计算装置根据电流i的大小，便可计算出接地电阻值。
p（2）叠加直流电源在转子一点接地保护中采用的叠加直流电源，可以采用外加电源，也可以采用由保护装置自产直流电压。
外加直流电源，通常是将发电机机端TV 二次某一相间电压通过单相桥式整流后取得。
在DGT801系列发电机变压器保护装置中，将保护装置的外加直流电源，通过逆变变压器变成高频交流，再将该高频交流通过整流及滤波产生50V 左右的直流，供转子一点接地保护用。
叠加直流电源由装置自产的转子一点接地保护主要优点是：转子一点接地保护的工况不受发电机运行工况的影响，从而在发电机停运时也能正确地检测转子绕组及励磁回路的对地绝缘。
3 乒乓式转子一点接地保护乒乒式转子一点接地保护的构成原理，实质是：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或励磁回路的对地电阻，从而判断出接地故障的位置及接地电阻的量值。
设在转子绕组上K 点经电阻g R 接地。
则转子一点接地保护的构成原理图如图44所示。
S S 2图44 乒乓式转子一点接地保护原理接线图 在图44中：S1、S2－可控的电子开关，轮流闭合及断开； d U －转子绕组电压；α－接地位置距转子正极的电气百分距离； R －降压电阻；R1－测量电阻。
由于转子绕组的直流电阻很小，则由图44可知，当电子开关S1闭合、S2断开时，测量电阻R1上的电压为 (46)当电子开关S2闭合、S1断开时，测量电阻R1上的电压为 (47)在式（46）及式（47）中：R1、R 已知，1U 、2U 为测量电压，转子电压可测量。
因此，式（46）及式（47）为具有两个未知数g R 及α的两个方程。
解方程组，便可求出g R 及α。
4 对两种接地保护的比较理论分析及运行实践表明：上述两种（叠加直流式及乒乓式）接地保护均能正确检测转子绕组及励磁回路的对地绝缘电阻，且无有死区，不同位置接地故障时保护的动作灵敏度均匀。
叠加电压由装置自产的叠加直流式转子一点接地保护有以下优点：（1）机组停运行时也能检测转子绕组及励磁系统的对地绝缘，具有较高的经济意义；（2）受转子电压中高次谐波的影响相对小，不受转子过电压的影响；（3）也可以用于无刷励磁的发电机。
乒乓式转子一点接地保护的优点是可近似估算出接地点的电气位置。
5 动作逻辑框图在DGT801系列装置中，转子一点接地保护的逻辑框图如图45所示。
图45 转子一点接地保护逻辑框图在图45中：R－测量电阻；gR－动作电阻高定值；1gR－动作电阻低定值。
2g6 定值整定目前，发电机转子电压最高只有500V~600V。
若按避免转子两点接地时损坏发电机方面考虑，转子一点接地保护的高定值R取8~10KΩ，低定值2g R可取2 KΩ。
1g对于水轮发电机，转子一点接地保护应只投信号。
转子一点接地保护的动作延时，可取6~10S。
二发电机转子两点接地保护1 转子两点接地保护的种类转子两点接地保护的主要类别有：电桥平衡原理的两点接地保护、反应接地位置变化的两点接地保护及反应定子电压中二次谐波序量的两点接地保护。
2 利用电桥平衡原理构成的转子两点接地保护该保护与发电机转子绕组两极相连，其输入电压为转子全电压。
其构成原理接线如图46所示。
图46 电桥平衡式转子两点接地保护原理接线图在图46中：R －滑线电阻；L －电感线圈（滤高次谐波用）； K －电流继电器；SB －接入毫伏表mv 的按钮（调平衡时按下）； LP －保护投入压板 mv －直流毫伏表。
设发电机在运行中转子绕组在K 点发生接地，则接地点将转子绕组分成其电阻分别为1r 及2r 的两部分。
另外，电阻R 的滑动头将该电阻分成3r 及4r 两部分。
此时1r 、2r 、3r 及4r 便构成一四臂电桥。
根据电桥平衡原理，当3241R R R R •=•时电桥平衡，流过电流继电器的直流等于零。
当出现转子绕组一点接地之后，运行人员按下试验按钮SB ，调节电阻R 的滑动头，使毫伏表的指示电压为零。
然后松开试验按钮SB ，投入压板LP ，则转子两点接地保护便投入运行。
当转子绕组上再出现另外一点接地故障时，四臂电桥的平衡被破坏，电流流过继电器K ，继电器K 动作后切除发电机。
该保护有以下缺点： （1）有死区当两个接地点之间的电气距离很近时，继电器K 不能动作。
（2）当第一个接地点发生在转子绕组极端部或转子绕组外部的励磁系统上时，保护无法投入（因为1r或2r 等于零，无法调平衡）。
（3）该保护只能在转子绕组发生一点接地并经运行人员调平衡后，才能投入运行，若发生两次接地故障之间的间格很短时，因来不及投运危及发电机安全。
3 反映接地位置变化（α∆）的转子两点接地保护在转子绕组发生一点接地故障之后，投入转子两点接地保护。
转子两点接地保护的动作方程为 (48)式（48）中：α∆－转子绕组两个接地点之间的电气距离百分数，等于21αα-（1α－第一个接地点距转子正极端部的电气距离，2α－第二个接地点距正极端部的电气距离）。
op α－转子两点接地位置变化的整定值。
保护的整定：op α可整定为5~10%；为防止瞬间转子两点接地故障时保护误动，可取0.3秒的动作延时。
该保护有以下缺点：（1） 有死区，op α越大，死区越大；（2） 运行实践表明，在转子绕组或励磁系统中发生不稳定的一点接地故障时，保护容易误动。
（3） 不能用于无刷励磁的发电机。
4 反应定子电压中二次谐波序量的转子两点接地保护 （1）构成原理发电机正常运行时，定子电压中只有基波很小的奇次谐波分量，这是由于气隙磁通的空间分布完全对称于横轴，将其按福里叶级展开，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短路或匝间短路时，气隙磁通分布均匀性被破坏，在定子绕组中将产生二次谐波电压。
分析表明，在三相定子绕组中产生反相序的二次谐波电压，定子二次谐波电压式转子两点接地保护，就是根据上述原理构成的。
（2）逻辑框图在DGT801系列装置中，转子两点接地保护的逻辑框图如图47所示。
图47 转子二点接地保护逻辑框图在图47中：22ωU 、12ωU －分别为反相序的二次谐波电压和正相序的二次谐波电压； op U ω2－二次谐波电压元件动作电压整定值。
正常运行时，该保护退出运行。
当转子绕组或励磁系统发生一点接地故障时自动投入运行。
其优点是：不受外部故障或其他机组转子两点接地时在定子绕组中出现二次谐波电压的影响。
（3）定值的整定op U ω2可按实际测量值整定，可取op U ω2＝g H U K 22ω ………………………………………………（49） 式（49）中：H K －可靠系数，取10；g U 22ω－空载额定电压时的测量值。
通常op U ω2＝1.5~2V 。
动作延时可取0.3~0.5秒，以躲过外部故障时在定子绕组中产生的暂态二次谐波电压及瞬间转子两点接地。
（4）正常运行时定子绕组中的二次谐波电压理论分析表明：正常运行时发电机定子电压中不含有二次谐波分量。
但实际上由于转子偏心等原因，定子绕组中会出现二次谐波电压。
测量表明：定子线电压中只含有0.03~0.1%的二次谐波电压分量；另外，二次谐波分量只与发电机电压的高低有关，而与发电机负载无关。
在运行工况下，对100~300MW发电机定子绕组中二次谐波电压的测量结果列于下表。