发电机转子接地保护

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；

p

R－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；

g

R－动作电阻高定值；

1g

R－动作电阻低定值。

g

2

6 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。