发电机转子接地保护改良研究

邵将军

摘要：转子接地可分为一点接地和两点接地，是发电机工作中最常见的故障，二者对机器的危害不同，处理方法也有所不同。在现有的传统处理措施的基础上，笔者还针对常见的故障情况，提出了一些改良的保护措施。

关键词：转子；接地保护；方法；改良

1.引言

转子接地故障通常是转子绝缘损坏引起的，是发电机工作过程中十分常见的故障。当发电机运行平稳，在转子电路与大地之间存在一定的隔离电阻和电容的分布，它们的大小与发电机的转子结构、冷却模式以及其他因素有关。发生一点接地时，发电机受到的影响并不十分明显，仍然可以在一段时间内继续运行。但若没有及时处理，则很容易引起两点接地，造成发电机振动，从而导致跳闸停机，影响机组运行安全[1]。因此在这一过程中应该采取“早发现、早处理”的原则，在情况尚未恶化前及时查明原因，采取措施。

2.发电机转子接地保护的基本原理

发电机转子绕组的高速旋转容易发生接地故障。为了确保发电机转子在运行中实时监测和分析，发电机保护装置具有转子接地保护。原理是将直流电压叠加至发电机转子绕组和大轴之间，在输入模块作用下，完成对转子绝缘的监控。发电机在正常运行的时候，测量装置实时测量转子绕组的接地电流参数，根据转子绕组的测量参数和励磁电路对地电阻计算，并据此在发电机绕组上接地故障位置和接地电阻的数据做出分析判断。首先，保护装置会会分析判断故障是否为一点接地，若判断为是，就会发出报警信号。一般在这种情况下，电机仍能正常运转，此时应及时进行检查，若没有有效处理，转子绕组后续仍然会出现接地故障，接地位置参数也会发生变化。这个变化的值是有一定范围的，也就是保护设定值，若变化超过这个值，保护装置则会判定出现了两点接地故障，电机将启动跳闸。

3.发电机转子接地保护分析与处理

3.1发电机转子一点接地故障检查、处理

发电机的保护装置若判断发生了一点接地故障时，会发出报警信号。通常我们可以通过转子一点接地信号是否可以自动复归对故障的性质做出基本判断：如果可以自动复归，则说明转子接地保护动作故障只是瞬时的；如果不能自动复归，则需要继续对转子接地保护装置进行检查。当电机励磁绕组两级对地电压出现大幅度的“一升一降”时，就基本上可以确定发电机转子确实存在一点接地故障[2]。

一点接地故障处理措施：（1）检查发电机励磁电路装置控制模式，如手动控制模式可能会导致故障，应及时纠正。（2）整流柜直流回路接地故障也可能会引起一点接地故障，应纳入考虑。此时首先应从外观检测发电机转子和励磁系统的相关回路，然后停用整流柜装置再进行检查处理。（3）对属转子于金属性接地且不明确接地故障点的位置，操作人员需要加强监控，同时，启动两点接地保护跳闸压板并将其置于关闭状态，进行全面的检查。（4）当发电机转子在一点接地时，如果本机也显示失步或欠励磁运行，则需要马上停止运行，查明原因，因为此时基本可以确定发电机转子接地故障已发展成为两点接地。

3.2发电机转子两点接地和层间短路故障检查、处理

当发电机出现转子两点接地和绕组短路故障时，转动次级电流以及转子电压和定子电压会出现明显变化。与一点接地故障相似，出现转子两点接地和层间短路故障时，发电机保护系统也会发出“转子一点接地”报警信号，在这种状态下机组振动特别明显。在长时间的持续运转和振动中，机组可能会可能发生失步或失电，导致发电机保护系统跳闸停机。

在两点接地故障处理前，操作维护人员应注意两点：（1）假设发电机转子两点接地发生在次级绕组装置内部，则转子装置部分绕组也将出现过热，导致损坏。（2）转子两点接地故障势必导致单位磁场对称特性遭受非常严重的破坏，造成机组振动很大最终导致跳闸停机。从这个角度来看，应该重点关注以下步骤：一、操作员发现发电机转子出现两点对地故障时，应第一时间紧急停机处理；二、如果“一点接地”信号没有发出，由于转子之间的短路造成的机器振动超过允许值或转子电流显着增加时，操作者应站采取减轻负载的处理方式，减少机组振动和转子电流；三、如果上面的方法都不起作用，则应该停止运行，并进行全面的大修。

4.保护措施的改良

根据不同的故障情况，笔者总结了一些找到排除故障点、改良保护措施的方法：

（1）保护装置报告转子有一点接地故障，首先检查设备造成误报的原因，或因保护电路引起的报警。为以防是由于保护电路出现了问题，应首先检查各部位的励磁电路外观受损和脏污接地情况，如果有外观损坏，则进行修理或更换；如果脏污接地，那么应做脏污好清除。对于静态金属接地故障，即机器处于关机状态，转子绝缘为零，此时，我们可以使用绝缘测试对称分割方法查找故障。对于动态金属接地故障，若机器停机时绝缘良好，只是在空转的情况下绝缘为零。在这个情况下我们还使用绝缘测试分割方法来查找原因，唯一的区别是发电机打开到空转状态，然后测量绝缘[3]。

（2）提高转子一点接地判断及处理速度是改良发电机转子接地保护措施的重要方面。在发电机转子运行一点接地报警时，操作人员应检查记录改变转子组接地保护柜的电子通道显示值。如果发电机转子一点接地连续报警，此时要切换发电机励磁硅整流柜，观察并记录变压器保护柜转子接地电阻通道的显示值的变化，并通知维修人员快速解决故障。

（3）制定有针对性的反事故措施和指引，使值班人员迅速正确处理发电机转子接地报警。

（4）建立一个专门封闭的发电机励磁小空间，尽量减少一些外部环境因素，例如湿气、灰尘的影响，改善发电机励磁系统的运行环境，减少发电机转子接地故障。

5.结语

总之，当发电机出现转子接地故障时，应及早进行检查和分析，操作和维护维护人员需要根据不同的故障原因采取相应的处理措施。同时我们应加快发电机转子接地保护措施和方法的改良研究，最大程度降低发电机转子接地故障率，提高正确处理故障的效率，确保机组安全稳定运行，从而加快了我们国家的技术的发展。

参考文献：

[1]马艳涛，罗军.发电机转子接地保护的分析与建议[J].《电力安全技术》，2015，17（6）：40

[2]吴久才.发电机转子接地保护的分析[J].《工程技术：文摘版》，2016（5）：00266

[3]李智国.引起发电机转子接地原因分析及防范措施[J].《工程技术：文摘版》，2016（6）：00253