[科普中國]-發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)是對發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地故障的保護(hù)。

應(yīng)用環(huán)境發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地故障是常見的故障形式之一,勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地故障,對發(fā)電機(jī)并未造成危害,但相繼發(fā)生第二點(diǎn)接地,即轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地時(shí),由于故障點(diǎn)流過相當(dāng)大的故障電流而燒傷轉(zhuǎn)子本體,并使磁勵(lì)繞組電流增加可能因過熱而燒傷；由于部分繞組被短接,使氣隙磁通失去平衡從而引起振動(dòng)甚至還可使軸系和汽機(jī)磁化,兩點(diǎn)接地故障的后果是嚴(yán)重的,故必須裝設(shè)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)。

應(yīng)用原理一般采用乒乓式開關(guān)切換原理，通過求解兩個(gè)不同的接地回路方程，實(shí)時(shí)計(jì)算轉(zhuǎn)子接地電阻阻值Rf和接地位置α。實(shí)質(zhì)：在發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)輪流測量轉(zhuǎn)子繞組正極、負(fù)極的對地電流，并根據(jù)測得的結(jié)果計(jì)算出轉(zhuǎn)子繞組或勵(lì)磁回路的對地電阻，從而判斷出接地故障的位置及接地電阻的量值。

圖為乒乓式原理圖，其中：S1、S2 為由微機(jī)控制的電子開關(guān)，Rg 為接地電阻，α為接地點(diǎn)位置，E 為轉(zhuǎn)子電壓，兩個(gè)測量電阻R。

如果出現(xiàn)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地故障，對發(fā)電機(jī)并未造成危害，但若再相繼發(fā)生第二點(diǎn)接地故障，則將嚴(yán)重威脅發(fā)電機(jī)的安全。保護(hù)原理：在一點(diǎn)接地故障后，保護(hù)裝置繼續(xù)測量接地電阻和接地位置，此后若再發(fā)生轉(zhuǎn)子另一點(diǎn)接地故障，則已測得的α值變化，當(dāng)其變化值Δα超過整定值時(shí)，保護(hù)裝置就確認(rèn)為已發(fā)生轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地故障，發(fā)電機(jī)經(jīng)轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地延時(shí)時(shí)間跳閘。

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)裝置發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)裝置主要適用于水輪機(jī)容量不超過10MW、汽輪發(fā)電機(jī)容量不超過100MW的發(fā)電機(jī)的測控與保護(hù)?？膳cBJ219發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)測控裝置、GZP-989發(fā)電機(jī)后備保護(hù)測控裝置一起構(gòu)成一起構(gòu)成完整的發(fā)電機(jī)保護(hù)。
保護(hù)功能：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子二點(diǎn)接地保護(hù)、定子接地零序過流保護(hù)、定子接地零序電壓保護(hù)、失磁保護(hù)、逆功率保護(hù)。
測控功能：保護(hù)電流：IA、IB、IC；Ia、Ib、Ic；測量電流：Ia、Ic;母線電壓：Uab、Ubc、Uca；Ua、Ub、Uc；功率：P、Q、cosФ；頻率：f；勵(lì)磁電壓：UL；
通訊功能：配備RS485通訊接口或RS232通訊接口，或者以太網(wǎng)通訊；光纖通迅.

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的接地保護(hù)正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電壓（直流電壓）僅有幾百伏，且轉(zhuǎn)子繞組及勵(lì)磁系統(tǒng)對地是絕緣的。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)子繞組或勵(lì)磁回路發(fā)生一點(diǎn)接地時(shí)，不會(huì)構(gòu)成對發(fā)電機(jī)的危害。但是，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組出現(xiàn)不同位置的兩點(diǎn)接地或匝間短路時(shí)，很大的短路電流可能燒傷轉(zhuǎn)子本體；另外，由于部分轉(zhuǎn)子繞組被短路，使氣隙磁場不均勻或發(fā)生畸變，從而使電磁轉(zhuǎn)矩不均勻并造成發(fā)電機(jī)振動(dòng)，損壞發(fā)電機(jī)。

為確保發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組或勵(lì)磁回路發(fā)生一點(diǎn)接地后，應(yīng)立即發(fā)出信號(hào)，告知運(yùn)行人員進(jìn)行處理；若發(fā)生兩點(diǎn)接地時(shí)，應(yīng)立即切除發(fā)電機(jī)。因此，對發(fā)電機(jī)組裝設(shè)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)和轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)是非常必要的1。

規(guī)程規(guī)定，對于汽輪發(fā)電機(jī)，在勵(lì)磁回路出現(xiàn)一點(diǎn)接地后，可以繼續(xù)運(yùn)行一定時(shí)間（但必須投入轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)）；而對于水輪發(fā)電機(jī)，在發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地后，應(yīng)立即安排停機(jī)。因此，水輪發(fā)電機(jī)一般不設(shè)置轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

王沛 - 副教授、副研究員 - 中國科學(xué)院工程熱物理研究所