1000MW发电机组转子接地保护的相关研究

张晓东

摘要：发电机是电力生产的基本设备，在人们的日常生活中占据举足轻重的地位。转子一点接地是发电机非常常见的故障，本文结合企业的1000MW发电机运行中的转子一点接地保护跳闸的问题，对传统的发电机转子接地保护存在的问题进行了论述，然后对转子接地故障的测试方法进行详细的分析。经过系统的检测方法，最后解决了转子一点接地故障，保证了设备的正常运行。

关键词：发电机组;转子接地保护

一、前言

随着对发电机需求量的增加，对发电机组成系统的安全稳定的性能也有了更高的要求。这就需要对发电机故障进行及时有效的诊断，而现在的检测方法大多数都是在线监测方法，当然也有一些机组的检查需要停止运行才能进行检查。发电机一点接地对发电机不会产生太大的影响，但是，二点接地故障造成转子电流增大，造成发电机产生严重的损坏。转子对地绝缘的损坏并不是一蹴而就的，需要持续较长的时间。在这段时间内，若能发现薄弱环节，找到故障点位置，则可以就行进行科学合理的检修[1]。企业使用的1000MW发电机组造价较高，还拥有较高的额定电压，因此对转子的接地保护研究工作是非常必要的。

二、传统转子接地保护存在的问题

（一）概述

发电机转子一般由励磁线圈和线圈引线以及阻尼绕组组成，这些转子部件在发电机正常运行时会受到当超过极限的电流及离心力，部件会产生损坏。在发电机组中，转子绕组是比较容易发生故障的部位。除了本身结构的故障外，转子绕组的短路故障，转子接地故障是经常出现的故障。

当转子接地故障是一点接地时，由于不能形成完整的回路，所以不会对机组产生危害。但是，当出现两点接地故障时，两点之间构成一个回路，会形成较大的破坏，造成转子绕组的损坏。因此，对1000MW的转子接地保护提出了更高要求。切换采样式是传统的转子接地保护经常采取比较成熟的方式，并且拥有较高的灵敏度。切换采样式原理也有不足之处：第一点就是发电机投入励磁后，切换采样式才可正常使用。第二点是发电机在没投入励磁之前，对转子绕组绝缘缺乏足够的监控。第三点是转子接地保护一般会集成到机组的保护设备内，这就需要将转子电压输入到机组的保护屏中，这样会增加故障发生的可能性。

（二）发电机转子绕组接地的原因

根据数据统计，主绝缘损坏是造成转子绕组接地的主要原因，但是根据数据分析和转子接地故障统计来看，最主要有以下几个方面造成的：一是转子的制造质量达不到要求;二是设备及时的检修维护，当检修不合格时，也会造成事故的发生;三是在转子上有一些导电的物质，例如车削所留的金属碎屑;四是氢气湿度过大。以上问题的发生都会造成故障的发生。

三、转子接地故障的测试方法

在励磁回路一点稳定接地的情况下，先测量转子绕组以外的励磁回路，当外部回路没有问题时，先测量转子绕组接地电阻值，若大于五十欧时，可采用工频电流的方法降低电阻值，通过其将接地点烧穿使得电阻降至五十欧以下;稳定接地时，接地电阻不足五十欧，可利用下面的测试方法对接地位置进行检查：

（一）电压表法测试转子接地故障

电压表法测试方法指的是：在转子绕组两端分布着汇流环，在汇流环上施加电压，然后通過电压表对正负汇流环间电压进行测量。令U为汇流环对地电压，U为负汇流环对地电压，通过以下公式对接地点的接地电阻值进行计算：

式中：

U——两汇流环间电压（V）;

U——正汇流环的对地电压（V）;

U₂——负汇流环的对地电压（V）;

R——接地点电阻（Ω）;

R——电压表内阻（Ω）。

（二）直流电阻比较法

直流电阻比较法说的就是在机器不运行的状态下，对转子绕组的直流电阻进行测量，以及对两端汇流环对地的直流电阻进行测量，在电阻测量选用采用双臂电桥进行测量。然后通过下面两个公式计算转子绕组接地点的近似位置，测量示意图1如下。

式中：

L——转子绕组总长。

L——接地点与正汇流环的距离

L——接地点与负汇流环的距离

R及R数值在事实上比较小，如R稍大，由于测量误差的影响下，计算结果会出现较大偏差，达不到想要的精确度，所以测量时需要将接线端连接牢固。我们可以先用万用表进行电阻的阻值进行初步测定大致范围后，然后再用双臂电桥进行精准的测定。最后，在发电机转子绕组的示意图的基础上，得到每套绕组尺寸，和转子绕组总尺寸，以及得出发电机转子接地点具体位置。

（三）直流大电流法

当接地电阻为稳定接地时，并且电阻在几欧以下的情况时，可用大电流对位置进行查找。

在对不稳定转子接地点的位置进行查找时，可以将不稳定接地向稳定接地进行转换，转换后，便可以运用稳定接地点的测试方法进行测量。具体的不稳定接地的转换方式可以细分为以下两种：第一种是，发电机转子绕组随着温度的不同而不同时，将强大的直流电输入绕组，就会使其接地，然后采用直流压降法对其测量。第二种是，发电机转子绕组随转速和温度变化而变化时，对绕组在运动下加热，使其接地，然后用直流压降法进行测量[2]。

四、结论

在以后工作中我们要做好对设备的维护检修工作，避免不必要的停机检修工作，也将继续加强1000MW发电机组转子接地保护的研究，为我国的发电机的正常运行尽一份力量。

参考文献：

[1]王秀霞，王学荣，闫寒，等.发电机转子一点接地保护研究[J].华电技术，2018，40（4）：19-21.