浅谈发电机转子接地保护跳闸故障的分析与处理 马彦亮

浅谈发电机转子接地保护跳闸故障的分析与处理马彦亮
摘要：结合实例，本文对发电机转子接地保护跳闸故障展开了分析，结合故障
现象和相关信息对故障原因进行了分析和判断，并通过逐段排查对故障原因和位
置进行了确认，提出了故障的处理方法和纠正预防措施，从而为类似问题的处理
提供参考。

关键词：发电机转子；接地保护；跳闸故障
1发电机转子接地保护跳闸故障的分析
1.1故障现象
某电厂采用660MW发电机组发电，在连接厂内500kV配电装置时采用发电机—变压器单元接线方式，机组出口未进行断路器的安装。

为加强机组保护，采
用了RCS-985RE型转子接地保护装置，并设置有SAVR-2000型励磁调节器。

2017
年8月1日16:00，电厂按照计划进行机组起动顺控并网。

起励过程中，机组转
子接地保护跳闸，导致厂用电切换，并网失败。

针对故障，现场进行了初步检查，对保护装置定值与定值单进行了核对，发
现定值正常。

查看故障录波器，发现保护动作发生前转子对地电压无突变情况，
发电机和励磁变低压侧的三相电流、三相电压等数值正常，转子电压与电流同样
未发生突变。

跳闸后，显示信息为“接地电阻 1.46kΩ”，装置显示接地电阻300kΩ，接地位置为50%。

进一步检查，结合保护装置特征对回路绝缘电阻进行测量，得
到直流回路绝缘电阻为2.6MΩ，二次回路绝缘电阻为23.5MΩ，全部符合装置运
行要求。

从外观检查情况来看，保护装置内部元器件连接正常，无异味，外回接
线正常。

对接地保护的大轴接线端进行检查，未发现异常。

进一步确定跳闸事件
顺序记录，发现起励前接地电阻为300kΩ，起励瞬间降低至1.46kΩ，失败后恢复
到300kΩ。

因此可以初步推断，在起励瞬间出现了故障。

1.2故障原因分析
为确定故障原因，还要对转子接地保护装置工作原理展开分析。

发电机采用
的装置在工作时会注入低频方波，方波由装置自身提供。

通过对转子绕组正负两
端和大轴间进行低频注入，则能完成转子对大轴绝缘电阻的实时求解。

按照基本
工作原理，转子接地电阻与电压无关系，所以在无电压的情况下同样能够对转子
绝缘进行监测[1]。

如图1所示，为励磁变低压侧与转子直流回路图。

在起励的瞬间，励磁整流柜的晶闸管将被触发，从而实现导通，促使励磁变低压侧交流回路
与转子直流回路构成相应的系统。

经过晶闸管，由接地保护注入的低频会进入变
低压交流回路。

而在该侧绝缘较低的情况下，保护装置将会发生动作。

通过绝缘
测试，可以发现励磁变低压侧绝缘为0.01MΩ。

由于变压器无异味，检查时也并
未发现异物，所以可以排除设备因有异物而出现故障。

脱离变低压侧和交流母线，对该侧三相绝缘电阻进行测试可以发现，A、B、C三相的电阻分别为1.4、1.5、1.6MΩ，因此可以证明励磁拥有较好的绝缘。

针对脱离的交流母线进行测试，可
以得到绝缘电阻为0.01MΩ，所以能够证明保护装置动作由母线故障引起。

图1 励磁变低压侧与转子直流回路图
通常情况下，发电机常常发生转子一点接地故障。

而一点接地时励磁绕组尚
未与地间形成回路，所以故障影响较小。

但是未能及时排除故障，导致转子发生
多点接地故障，就会引起保护装置跳闸故障。

分析造成母线绝缘恶化的原因，可
以得到两方面的结论。

一方面，励磁交流母线接口位置处于长期暴露状态，容易
出现积灰问题。

而一直以来，针对励磁变低压侧和交流母线进行检修，也并未清
扫积灰。

在发电机停机期间，受潮湿天气影响，励磁室内温度过低，湿气较重，
在盖板后发生了结露，最终导致母线内绝缘性降低。

另一方面，针对一次回路，
存在绝缘测试死区。

在绝缘测试的过程中，说变压器电磁隔离因素的影响，无法
进行低压侧绝缘测量。

针对转子直流回路，由于未导通励磁调节器整流柜晶闸管，因此也并未实现回路绝缘测试。

目前，尚未开展专门针对励磁变低压侧的绝缘测试，继而导致了绝缘故障的发生。

2发电机转子接地保护跳闸故障的处理
2.1处理方法
针对发电机转子接地保护跳闸故障，需要通过逐段排查确定低压侧母线故障
位置。

通过排查可以发现，励磁小室交流进线柜底部位置，存在母线积灰过多的
情况，同时伴有一定量的水珠，可以初步确认为母线受潮。

针对该位置进行清扫、擦拭后，利用陶瓷加热灯和热风枪进行除湿[2]。

经过处理后，母线绝缘电阻提高
至0.6MΩ。

重新起励，发现发电机组正常工作，起励时接地电阻为40kΩ，并且不断上升。

完成起励操作后，励磁变低压侧额定电压达到了850V，交流母线绝缘基本恢复，并网过程中并未出现跳闸等问题。

在转子回路中，仅过渡电阻一点接地，所以并未构成电流通路，接地位置在50%-52%之间，机组未受影响。

所以在起励
过程中，转子绕组磁通并未发生偏移，机组本体所受影响较小。

而励磁变高低压
侧采集得到的电压电流均符合要求，保护装置未启动，因此可以认为系统无故障
发生。

由此可以证明，起励失败的原因为励磁变低压侧封闭母线受潮，经过处理
可以对线路绝缘进行恢复。

在并网过程中，母线导体发热可以达到进一步去湿的
作用，因此接地电阻不断增大，可以在1小时后进行并网操作。

2.2纠正预防
完成故障处理后，对机组进行并网。

从并网效果来看，接地电阻不断升高，
机组各参与运行正常。

次日6:00，接地电阻恢复到300kΩ，因此已经完成故障的
处理。

但是，为预防该类故障的发生，还要加强机组运行维护，以免类似故障再
次发生，导致机组在并网期间跳闸。

具体来讲，就是要针对励磁母线底部小室进
行清扫，并在机组运行的过程中加强线路粉尘沉积情况的检查，通过及时清洁避
免线路绝缘性能受到影响。

按照发电机组运行的相关标准，针对运行中的发电机，应当在励磁回路绝缘电阻突然下降时利用压缩空气进行线路和部件吹扫，确保绝
缘电阻能够得到尽快恢复。

因此，每隔一段时间都应进行吹扫、清洁，以加强线
路绝缘性能维护。

针对测试死区，尤其需要加强定期检查，避免出现灰尘堆积、
油污渗入等情况。

在并网过程中，还要加强转子励磁参数的监控，利用故障录波
装置对励磁转子对地电压信号等进行数据信息进行采集，以便在故障发生后结合
这些信息及时进行故障的排查，确保机组运行得到尽快恢复。

结论
转子、线路受潮，为导致线路接地电阻绝缘性降低的主要原因这一。

出现该
类问题，通过简单的清扫、加热就能恢复绝缘。

但是，这类故障的排查具有一定
的难度，未能及时发现就会导致转子多点接地，最终引发接地保护跳闸故障。

针
对这类故障，还要加强故障现象和相关数据信息的分析，然后结合工程经验进行
故障的定位和排查。

结合故障原因，还要做好故障的处理和纠正预防，才能杜绝
类似故障的产生，继而为机组的正常运行提供保障。

参考文献：
[1]李博,孟庆党,陈必扬等.一起发电机起励时转子接地保护跳闸故障[J].电世
界,2015,56(10):46-47.
[2]付海金.发电机转子接地故障分析及防范措施[J].电力安全技术,2015,17(04):27-31.。