发电机转子接地保护动作行为分析

发电机转子接地保护动作行为分析

【摘要】本文通过对鲁布革水力发电厂，西门子发电机转子接地保护动作过程，对接地保护的原理、机组励磁系统及发电机运行环境的的详细分析。对故障的查找总结出的一些实践经验和相关防范措施，为电厂机组的安全稳定运行提供可靠地技术保障。

【关键词】转子接地保护故障点录波图动态模拟

鲁布革水力发电厂位于云南省罗平县境内，共装机4台，单机容量15万千瓦。第一台机于1988年7月投运，发电机保护为西门子集成电路机组保护。2008年，我厂开始对4台机组保护进行改造，更换为西门子SIPROTEC4型多功能电机微机保护装置（7UM62）。

2011年9月28日，2#发电机转子接地保护动作出口跳闸，本文对此次事故进行详细分析，找到了故障原因，成功模拟了故障，对现场设备管理及运行积累了一定的经验。

1 故障原因分析

1.1故障现象描述

2011年9月28日，2#发电机转子接地保护动作出口跳闸，跳闸前发电机所带功率为15万千瓦。事故发生后，检修人员采用1000V摇表对发电机转子回路进行绝缘测量，发电机转子绝缘电阻为170МΩ，显示发电机转子绝缘电阻正常。对机组保护录波分析没有发现异常。故障的初步检查提示，此次故障有两疑点：发电机转子绝缘是否发生破坏，新的发电机转子接地保护动作出口是否正确。

1.2 转子接地保护分析

（1）发电机保护装置录波分析及检查：发电机跳闸后，继电保护人员检查#2发变组保护两套发电保护装置内部元器件，未发现异常；均未发现异常，对机组保护动作录波图进行分析，可以看出测量电压UMeas（TD3）有尖顶脉冲波形，计算出故障电阻为2kΩ，小于跳闸定值5kΩ，故保护出口跳闸。从录波图可以看出机组转子发生了绝缘下降，并达到二级出口定值。（参看下图）

（2）为查找跳闸原因，9月30日22：11，#2机零起升压正常后，机组空载运行，进行转子接地动态模拟实验。1）检测两套发电机转子接地保护采样精度正常。2）用电阻箱模拟转子回路经75kΩ高阻接地故障，转子接地I级保护正确动作，延时告警。3）用电阻箱模拟转子回路经2kΩ低阻接地故障，转子接地保护Ⅱ级正确动作，瞬时跳闸，对录波图分析，排除保护测量回路受外部干扰信号影响，录波图形与跳机动作录波一致，保护装置动态试验正常。

1.3 励磁系统检查

对励磁系统与转子连接的主回路绝缘电阻进行测量，励磁正极绝缘280MΩ，励磁负极绝缘260MΩ，调节器自用电源变压器T05及灭磁电阻绝缘电阻值2000MΩ均正常。对与转子回路有电气联系的电压、电流采样板件PSU U81、U82，脉冲板A02进行检查，均未发现异常。

1.4发电机转子回路检查

对转子上下端、磁极引线、励磁系统直流汇流母排侧外观检查均正常，对发电机上端、下出风槽、磁极间隙检查均正常。

对转子回路绝缘电阻进行测量，转子本体—滑环170MΩ、励磁电缆（直流侧）290MΩ、励磁电缆（交流侧）280MΩ、励磁变低压侧300MΩ，绝缘电阻均合格。

再次检查发现：部分磁极引出线绝缘块表面、支撑螺杆端部油污积垢有被冲刷痕迹，进一步检查分析认为：机坑上盖板拼缝处密封局部破损，清洁机组盖板的水通过破损处渗入机坑，被机组转动形成的气流吸到转子磁极间连扳支撑螺杆绝缘组件处，导致转子回路绝缘骤降，引起磁极引线瞬间接地，转子接地保护Ⅱ级瞬时动作跳闸。机组停机后，因发电机机坑内的加热器投入工作，故内部温度较高，受潮绝缘体绝缘很快恢复，故障点消失，转子回路绝缘测量正常。

2 故障模拟对比试验及分析

随后进行了故障模拟试验，来证实判断的准确性。对磁极引线支撑螺杆受潮转子绝缘进行测试，绝缘电阻为160MΩ，转子接地保护不动作。磁极支撑螺杆绝缘块表面放置小片湿纸巾，测得绝缘电阻为67kΩ，转子接地保护I级延时动作告警，Ⅱ级不动作。磁极支撑螺杆绝缘块表面放置小片湿纸巾并搭接螺杆，测得绝缘电阻为4kΩ，转子接地保护Ⅱ级瞬时动作跳闸。

通过对磁极上端部件检查发现，在机组运行工况下，存在少量流体介质被发电机气流吸附到支撑螺杆处的可能。并在试验后调取机组保护录波图对比，故障模拟录波与实际故障录波一致都为负极性接地。从而印证了故障重现模拟的正确性。

3 结语

此次发电机转子接地保护故障，由于故障点隐蔽查找困难。造成机组退出备用时间较长，故造成机组发电量较大损失。通过此次故障查找，可以发现机组日常运行维护管理存在不当之处，现场设备的运行维护的方式方法有待改进。为保证今后机组的安全稳定运行，采取了以下防范措施：发电机盖板的密封及清洁工作进行风险评估，制定风险防控措施，使用适当的清洁溶剂；对设备的故障记录数据及录波是分析故障的依据，是判断装置动作正确动作或误动重要证据，要足

够重视；对故障查找的常规技术手段失效后，故障点的查找及故障重现模拟是非常重要的故障查找途径。应拓宽思路，采取多种方法查找故障。

参考文献：

[1]西门子公司7UM622多功能微机电机保护用户手册.

[2]继电保护监督标准[M].中国电力出版社，2003.