转子一点接地保护

转子一点接地保护

一、发电机励磁回路接地故障的危害

发电机正常运行时，励磁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，就可能引起励磁回路接地故障，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。

励磁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。那么对于励磁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，励磁回路对地电压将有所增高，就有可能再发生第二个接地故障点。发电机励磁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，另一部分绕组的电流增加，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。

二、直流电桥原理构成的励磁绕组两点接地保护的工作原理

1、原理

按直流电桥原理构成的励磁绕组两点接地保护如图7-10所示。可调电阻只接于励磁绕组的两端。当发现励磁绕组一点(例如K1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而将连接片XB接通，投入励磁绕组两点接地保护。这时由于电桥平衡，故继电器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(例如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点离K1点的距离有关。K2与K1间的距离愈大，电桥愈不平衡，继电器K中的电流愈大，只要这个电流大于K的整定电流，它就动作，跳开发电机。

在继电器K的线圈回路中串接电感L的目的，是阻止交流电流分量对保护

动作的影响。

2、特点

(1)若第二点接地距第一点接地点较近，两点接地保护不会动作，即有死区。

(2)若第一接地点发生在转子滑环附近，则不论第二个接地点在何处，保护都不会动作(因无法投保护)。

(3)对于具有直流励磁机的发电机，如第一个接地点发生在励磁机励磁回路时，保护也不能使用。因为当调节磁场变阻器时，会破坏电桥的平衡，使保护误动作。

(4)本保护装置只能转子一点接地后投入，如果第二点接地发生得很快，保护来不及投入。

三、乒乓式发电机转子一点接地保护动作原理

乒乓式转子一点接地保护动作原理分析图，如图7-14所示，S1、S2是两个电子开关，由时钟脉冲控制它们的状态为：S1闭合时S2打开，S1打开时S2闭合，两者像打乒乓球一样循环交替地闭合又打开，因此称之为乒乓式转子一点接地保护。

设发电机转子绕组的K 点经jd R 电阻一点接地，L U 为励磁电压，1U 为转子正极与K 点之间的电压，2U 为K 点与转子负极之间的电压。

S1闭合S2打开时，直流稳态电流为

e

R R U I +=011 (7-25) S2闭合S1打开时，直流稳态电流为

e

R R U I +=022 (7-26) 电导 e

e L L R R K R R U U U I G +=+==0101

11 (7-27) e

e L L R R K R R U U U I G +=+==0202

22 (7-28) 系数L

L U U K U U K 2211,==

(7-29)

上面各式中，1I 、1U 、L U 、1G 、1K 为第一个采样时刻(Sl 闭合S2打开)的值，2I 、2U 、L U 、2G 、2K 为第二个采样时刻(S2闭合S1打开)的值。

系数1K (或2K )之值正比于接地点K 与转子正极(或负极)之间的绕组匝数，

而不管L U 是否变化。由于第一个采样时刻与第二个采样时刻是同一个接地点K ，K 点的位置未变，所以

121=+K K (7-30)

e

e R R R R K K G G +=++=+0021211 (7-31) 式中0R ——保护装置中的固定电阻，为常数；

e R ——接地电阻，是跟随发电机励磁回路对地绝缘水平变化的。

设 set set

R R G '+='01 (7-32) set

set R R G ''+=''01 (7-33) 式中 s e t R '——保护第一段的整定电阻；

s e t G '——保护第一段的整定电导；

set

R ''——保护第二段的整定电阻； set

G ''——保护第二段的整定电导。 因为set R '>set R ''，所以又称第一段为高定值段，第二段为低定值段。根据式(7-31)、式(7-32)、式(7-33)，设计该保护的动作判据为：

当e R ≤set R '，即当21G G +≥set

G '时，保护的高定值段动作。 当e R ≤set R ''，即当21G G +≥set

G ''时，保护的低定值段动作。 四、注入式转子一点接地保护

可根据现场转子绕组的引出方式，选择双端注入式或单端注入式转子接地保护原理，注入电源从转子绕组的正负两端（或负端）与大轴之间注入，注入电源的切换周期可根据转子绕组对地电容的大小进行调整，实时求解转子一点接地电阻，保护反应发电机转子对大轴绝缘电阻的下降。双端注入式和单端注入式转子接地保护的工作电路如图6.1 和图6.2 所示，图中Rx 为测量回路电阻，Ry 为注入大功率电阻，Us 为注入电源模块，Rg 为转子绕组对大轴的绝缘电阻。