转子接地
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。
发电机转子一点接地问题查找及处理
3 转子一点接地查找及传统处理方法
当发生转子一点接地时，发电机的转子一点接地保护会发出 报警，此时利用发电机转子绝缘监测表，来判断是否存在转子一 点接地现象。如存在一点接地还需进一步确定是励磁装置接地还 是转子绕组接地，是非金属性接地还是金属性接地。当确定转子 发生接地时，且接地电阻较低时，则应停机处理。传统的处理方 法是将励磁装置与转子绕组断开，在光线比较暗的环境中用绝缘 兆欧摇表对转子绕组进行测量，并对转子绕组进行观察，由于接 地电阻较低，在绝缘兆欧摇表产生的直流电压下，会使转子绕组 对铁芯放电，产生火花，根据放电火花的位置可以找出转子的接 地点。如果是金属性接地，则此方法无法产生作用，只有将转子 的所有磁极引线焊开，使转子的每个磁极都断开，然后用绝缘兆 欧摇表对每一个磁极逐一进行测量，从而找出接地的磁极。找出 接地的磁极后，将转子吊出，将磁极的销钉拔下，取下磁极，对 损坏的绝缘进行重新处理。由于磁极引线线径较粗，且磁极个数 较多焊接时较为费时费工，焊接后还需进行绝缘处理，因此传统 的处理方法工作量较大，时间较长。
发电机转子一点接地 问题查找及处理
1 概述 转子是水轮发电机的核心部件，起着电能转换的重要作用。
为了提高磁电转换效率，定子线圈与转子线圈之间的空气气隙 较小，只有几毫米，因此要求定子及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的振动值应保持在一定范 围内。当超出这个值时，会造成转子在转动中与固定的定子之 间产生碰撞，损坏发电机的定子及转子铁芯和线圈。为了避免 转子一点接地的发生，除了在制造及安装时要保证符合规范外， 在运行时也应加强运行管理，合理操作。要加强发电机保护整 定，当发生故障时能及时快速地排除故障，以减少故障电流对 发电机造成冲击而产生振动；在正常运行时，应避开发电机的 负荷振动区，以减少发电机的振动。当发生发电机转子两点 接地故障时，转子受到偏心力矩的作用，使转子的受力不均而 产生强烈的振动，很容易造成发电机转子和定子的碰撞现象
浅谈转子接地原因及处理方法
浅谈转子接地原因及处理方法文章通过对本厂所应用的GE EX2100转子接地保护的介绍，结合电气一次系统，对可能引起转子接地的原因进行了分析，为快速定位故障原因提供参考，并针对由不同原因引起的转子接地提出相对应的处理方法。
标签：转子接地保护；原因分析；处理方法引言大唐吕四港发电责任公司一期4×660MW火力发电机组的励磁系统，采用美国GE公司生产的EX2100型自并励磁系统。
励磁系统交流输入电源取自发电机机端，经励磁变压器供给整流装置，经整流装置整流后直接输出至转子绕组。
交流电源输入、直流电源输出均采用封闭母线。
在正常情况下，发电机励磁回路对地之间有一定的绝缘电阻与分布电容，当励磁绕组绝缘严重下降时，励磁回路有可能出现一点接地故障。
励磁回路发生一点接地，由于不构成电流回路，对发电机运行没有直接影响，但励磁回路对地电压升高，在正常运行过程中转子绕组绝缘薄弱环节，或切断励磁回路线路、一次回路主断路器时，将在励磁回路中产生暂态过电压，可能出现第二个接地点，形成两点接地故障。
发电机转子绕组发生两点接地后，使相当一部分绕组短路。
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，引起发电机剧烈振动，同时无功出力降低。
另外，转子电流通过转子本体，如果电流较大，可能烧坏转子和磁化汽轮机部件，以及引起局部发热，使转子缓慢变形而偏心，进一步加剧振动。
因此在发生发电机转子一点接地时，必须迅速查找引起接地的原因，并尽快制定合理的处理方案，以保证发电机的安全、稳定。
1 GE EX2100转子接地保护1.1 GE EX2100转子接地保护工作原理GE EX2100励磁系统的转子接地保护由励磁接地监测板（EGDM），信号衰减及采样板（EXAM）组成。
控制器M1、M2、C分别独立的接地检测板（EGDM M1、M2、C）组成冗余的励磁接地检测模块。
由当前主控制器对应的EGDM M1或M2（由控制器C决定）产生一个±50VDC，0.2Hz的方波电源，经信号衰减及采样模块叠加在发电机转子绕组正负端与地之间，当励磁变低压侧至发电机转子绕组间任一点发生接地时，电流通路即构成，经过采样电阻，主控制器即可测得该回路一点接地，而该回路的绝缘电阻亦可根据流经采样电阻的泄露电流计算而得，EGDM M1、M2、C都对该泄露电流进行实时采样并送至各自控制器，计算结果与设定值比较后输出报警或跳闸信号，并经三取二后出口。
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。
发电机转子接地保护整定值调试简单方法
发电机转子接地保护整定值调试简单方法最近调试一台金山热联电厂12MW发电机组保护，其中转子一点接地保护动作整定值和二点接地压比整定值的测试方法供同仁参考。
转子接地保护采用南京磐能DMP3380的微机保护。
一、保护整定值：1、一点接地Rs1—30KΩ、Tset1—4秒报警2、二点接地U2xb—2V、压比—8％、Tset3—0.5秒跳发电机开关，灭磁开关、关主汽门二、接地保护原理：S1和S2两个电子开关的状态受单元时钟脉冲所控制，当S1闭合时则S2会打开，当S1打开时则S2会闭合，两个开关通过打开和闭合的循环实现交替运行，由于其过程与打乒乓球的过程相类似，因而被称为乒乓式转子接地保护。
当转子线圈第1点发生接地，电阻小于保护整定值这一判据时，转子一点接地保护启动，一点接地保护动作后报警，并将数据进行存储。
当转子线圈发生第2点接地时，且距离第1点接地点位置﹥转子线圈总匝数8％时，转子二点接地保护动作跳闸。
三、测试方法：1、准备1台500Ω0.5A滑线电阻。
2、准备1只47kΩ电位器0.05w(100v)。
3、发电机停用状态，防止倒回到发电机转子，拆开发电机转子过来到DMP3380的二根﹢、﹣电压线及E（大轴接地电刷过来的接地线）。
4、外加稳定直流50V接到DMP3380对应转子电压﹢、﹣端子。
5、﹢、﹣电压之间，并联1只500Ω滑线电阻（模拟转子线圈）。
6、将47kΩ电位器滑到最大电阻值，电位器一头接地（即接大轴E线），另一头接500Ω滑线电阻的﹢极。
7、将转子一点接地报警延时临时改零秒，缓慢减小47kΩ电位器电阻值，直至一点接地报警，检查DMP338 0面板液晶显示一点接地的欧姆数与整定值及电位器电阻值一致。
8、将500Ω滑线电阻滑动臂靠足到﹢极，并将滑动臂接E（大轴）。
9、将滑线电阻滑动臂向﹣极缓慢滑动，直至二点接地保护动作。
10、测量滑动臂与﹢极的电压4V，与整定值压比8％符合。
上海新光工程技术有限公司张耀龙2020年4月。
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。
转子接地保护原理
发电机转子接地保护原理发电机正常运行时，转子的转速很高，离心力极大，承受的电负荷又重，一次励磁绕组绝缘容易破坏。
绕组导线碰接铁芯，就会造成转子一点接地故障。
发电机励磁回路的一点接地是比较常见的故障，由于不会形成电流通路，所以对发电机无直接危害，因此发电机可继续运行。
但发生一点接地以后，励磁回路对地电压会有所升高，例如当负极接地，励磁绕组正极对地电压即增加到工作励磁电压值；正极接地，励磁绕组负极对地电压也增加到工作励磁电压值。
因此当转子发生一点接地后，如发电机仍然继续运行，遇上励磁绕组其他点绝缘水平降低时，就有可能发生转子回路的第二点接地。
励磁回路两点接地后构成短路电流通路，可能烧坏转子绕组和铁芯。
由于部分励磁绕组被短接，破坏了气隙磁场的对称性，引起机组振动，特别是多机组振动更严重。
此外，转子两点接地还可能使汽轮发电机组的轴系统和汽缸磁化。
因此，转子一点接地以后,应该对励磁回路进行认真检查.同时是否会有保护误动作:根据某些保护构成原理,检查是不是因为炭刷接触不良所引起.此外,还可以倒换备用励磁以找出接地范围.如果一旦确认转子一点接地,应该投入转子2点接地保护,这时候,严禁在励磁回路上工作,以防保护误动作。
需要指出的是,在转子一点接地的同时,若发电机出现振动,则应该立即解列停机。
一．转子一点接地保护1.绝缘检测装置用一个电压表定期测量励磁回路正负极对地电压，其接线如下图所示。
图中元件1为励磁绕组，元件2为接地炭刷。
励磁绕组对地存在着绝缘电阻，设这些绝缘电阻对地均匀分布，如图中的r1,r2,…，r n－1，r n。
当励磁绕组绝缘良好时，所测得的正极对地电压和于负极对地电压。
如果正极接地，则负极对地电压为工作励磁电压；如果负极接地，则正极对地电压为工作励磁电压。
如果励磁绕组其他点接地，一般情况下，正极对地电压不等于负极电压，而且所测得的电压低于工作励磁电压。
但是如果励磁绕组中部接地，则所测得的正极对地电压将等于负极对地电压，且为工作励磁电压的一半。