1000MW發電機組轉子接地保護的相關研究

張曉東

摘要：發電機是電力生產的基本設備，在人們的日常生活中占據舉足輕重的地位。轉子一點接地是發電機非常常見的故障，本文結合企業的1000MW發電機運行中的轉子一點接地保護跳閘的問題，對傳統的發電機轉子接地保護存在的問題進行了論述，然后對轉子接地故障的測試方法進行詳細的分析。經過系統的檢測方法，最后解決了轉子一點接地故障，保證了設備的正常運行。

關鍵詞：發電機組;轉子接地保護

一、前言

隨著對發電機需求量的增加，對發電機組成系統的安全穩定的性能也有了更高的要求。這就需要對發電機故障進行及時有效的診斷，而現在的檢測方法大多數都是在線監測方法，當然也有一些機組的檢查需要停止運行才能進行檢查。發電機一點接地對發電機不會產生太大的影響，但是，二點接地故障造成轉子電流增大，造成發電機產生嚴重的損壞。轉子對地絕緣的損壞并不是一蹴而就的，需要持續較長的時間。在這段時間內，若能發現薄弱環節，找到故障點位置，則可以就行進行科學合理的檢修[1]。企業使用的1000MW發電機組造價較高，還擁有較高的額定電壓，因此對轉子的接地保護研究工作是非常必要的。

二、傳統轉子接地保護存在的問題

（一）概述

發電機轉子一般由勵磁線圈和線圈引線以及阻尼繞組組成，這些轉子部件在發電機正常運行時會受到當超過極限的電流及離心力，部件會產生損壞。在發電機組中，轉子繞組是比較容易發生故障的部位。除了本身結構的故障外，轉子繞組的短路故障，轉子接地故障是經常出現的故障。

當轉子接地故障是一點接地時，由于不能形成完整的回路，所以不會對機組產生危害。但是，當出現兩點接地故障時，兩點之間構成一個回路，會形成較大的破壞，造成轉子繞組的損壞。因此，對1000MW的轉子接地保護提出了更高要求。切換采樣式是傳統的轉子接地保護經常采取比較成熟的方式，并且擁有較高的靈敏度。切換采樣式原理也有不足之處：第一點就是發電機投入勵磁后，切換采樣式才可正常使用。第二點是發電機在沒投入勵磁之前，對轉子繞組絕緣缺乏足夠的監控。第三點是轉子接地保護一般會集成到機組的保護設備內，這就需要將轉子電壓輸入到機組的保護屏中，這樣會增加故障發生的可能性。

（二）發電機轉子繞組接地的原因

根據數據統計，主絕緣損壞是造成轉子繞組接地的主要原因，但是根據數據分析和轉子接地故障統計來看，最主要有以下幾個方面造成的：一是轉子的制造質量達不到要求;二是設備及時的檢修維護，當檢修不合格時，也會造成事故的發生;三是在轉子上有一些導電的物質，例如車削所留的金屬碎屑;四是氫氣濕度過大。以上問題的發生都會造成故障的發生。

三、轉子接地故障的測試方法

在勵磁回路一點穩定接地的情況下，先測量轉子繞組以外的勵磁回路，當外部回路沒有問題時，先測量轉子繞組接地電阻值，若大于五十歐時，可采用工頻電流的方法降低電阻值，通過其將接地點燒穿使得電阻降至五十歐以下;穩定接地時，接地電阻不足五十歐，可利用下面的測試方法對接地位置進行檢查：

（一）電壓表法測試轉子接地故障

電壓表法測試方法指的是：在轉子繞組兩端分布著匯流環，在匯流環上施加電壓，然后通過電壓表對正負匯流環間電壓進行測量。令U為匯流環對地電壓，U為負匯流環對地電壓，通過以下公式對接地點的接地電阻值進行計算：

式中：

U——兩匯流環間電壓（V）;

U——正匯流環的對地電壓（V）;

U₂——負匯流環的對地電壓（V）;

R——接地點電阻（Ω）;

R——電壓表內阻（Ω）。

（二）直流電阻比較法

直流電阻比較法說的就是在機器不運行的狀態下，對轉子繞組的直流電阻進行測量，以及對兩端匯流環對地的直流電阻進行測量，在電阻測量選用采用雙臂電橋進行測量。然后通過下面兩個公式計算轉子繞組接地點的近似位置，測量示意圖1如下。

式中：

L——轉子繞組總長。

L——接地點與正匯流環的距離

L——接地點與負匯流環的距離

R及R數值在事實上比較小，如R稍大，由于測量誤差的影響下，計算結果會出現較大偏差，達不到想要的精確度，所以測量時需要將接線端連接牢固。我們可以先用萬用表進行電阻的阻值進行初步測定大致范圍后，然后再用雙臂電橋進行精準的測定。最后，在發電機轉子繞組的示意圖的基礎上，得到每套繞組尺寸，和轉子繞組總尺寸，以及得出發電機轉子接地點具體位置。

（三）直流大電流法

當接地電阻為穩定接地時，并且電阻在幾歐以下的情況時，可用大電流對位置進行查找。

在對不穩定轉子接地點的位置進行查找時，可以將不穩定接地向穩定接地進行轉換，轉換后，便可以運用穩定接地點的測試方法進行測量。具體的不穩定接地的轉換方式可以細分為以下兩種：第一種是，發電機轉子繞組隨著溫度的不同而不同時，將強大的直流電輸入繞組，就會使其接地，然后采用直流壓降法對其測量。第二種是，發電機轉子繞組隨轉速和溫度變化而變化時，對繞組在運動下加熱，使其接地，然后用直流壓降法進行測量[2]。

四、結論

在以后工作中我們要做好對設備的維護檢修工作，避免不必要的停機檢修工作，也將繼續加強1000MW發電機組轉子接地保護的研究，為我國的發電機的正常運行盡一份力量。

參考文獻：

[1]王秀霞，王學榮，閆寒，等.發電機轉子一點接地保護研究[J].華電技術，2018，40（4）：19-21.