1 000 MW發電機轉子接地報警的分析

羅 真， 羅 景， 余 敏

（1.神華國華浙能發電有限公司，浙江 寧海 315612；2.臨西縣供電公司，河北 臨西 054900；3.寧海縣供電局，浙江 寧海 315600）

神華國華浙能發電有限責任公司5號發電機組是上海電氣集團股份有限公司制造的1 000 MW燃煤火力發電機組，勵磁系統選用三機無刷勵磁方式，永磁機磁極、勵磁機電樞、旋轉整流裝置與發電機同軸旋轉，勵磁調節器為瑞士ABB公司的Unitrol 5000系列，配有轉子接地保護裝置UNS 3020。

1 轉子一點接地保護繼電器

發電機轉子回路發生一點接地故障時，由于沒有形成電流回路，故對發電機沒有直接影響，機組不會跳閘，只發出信號或自投發電機轉子回路二點接地保護裝置。雖然轉子一點接地對發電機的危害并不嚴重，但如不及時處理，就有可能導致兩點接地，此時由于破壞了轉子磁通的平衡，可能引起發電機的強烈振動，甚至將轉子繞組燒損。

UNS 3020轉子接地保護繼電器是一個獨立的保護繼電器，作為發電機整個轉子回路的接地故障保護，監視發電機轉子回路的對地絕緣，具有二段結構，一段報警，二段跳閘，每段定值和延時可單獨調整。

轉子接地保護一段報警定值設定為2 kΩ，延時3 s報警；二段報警定值設定為0.5 kΩ，延時2 s跳閘。由于浙江電網曾多次出現轉子接地保護動作導致發電機停運故障，因此要求暫時將轉子接地二段報警由跳閘改為投信。故二段報警出口增加了1個出口壓板并臨時退出，這樣轉子對地電阻即使降低到二段報警定值，發電機也不會跳閘。

在勵磁系統調試期間，通過加入電阻和電容模擬發電機轉子回路參數的方法，調整轉子接地保護測量電壓平衡，然后將保護接入轉子回路，對電阻值和時間進行設定，調試結果正常。

2 裝置異常現象

2.1 異常事件經過

某日5號機勵磁調節器柜ECT控制面板發出“轉子接地故障”信號，NCS操作員工作站發“發電機轉子接地報警”，集控室OM上發“EXC SYS FLT”與“MAIN EXC STATEAR”， 打開柜門發現發電機轉子接地繼電器一段報警燈動作亮。首先對發電機轉子實際對地電壓進行測量，檢查結果發現轉子正對地、負對地電壓偏差不大，相差大約為10 V左右，不構成報警條件。就地復歸轉子接地保護，報警燈滅。勵磁手操器復歸后，所有報警消失。再次測量轉子回路正負對地電壓，已經平衡。由于調試期間結果正常，初步判斷是瞬間絕緣下降，報警持續幾秒鐘即消失。

3日后再次出現同樣情況，檢查結果與之前類似，如此短的時間內出現2次轉子接地報警，確實不是正常現象，轉子接地保護的平衡、測量電壓準確度、發電機轉子回路包括從發電機一直到保護室上百米的電纜絕緣情況都是懷疑的重點。在停機消缺期間，電氣一次、二次聯合進行檢查，通過比對5號、6號發電機轉子回路工況，終于發現了問題所在。

2.2 原因分析

發電機轉子一點保護接線如圖1所示。機組正常運行時，通過X49：2和X49：3的2個端子將轉子正負電壓引入轉子接地保護裝置F76，圖中熔絲F14的作用是轉子過電壓時及時熔斷保護該繼電器，電容C14/C15/C20/C21和電阻R14/R15構成阻容吸收回路。F76的接地點通過端子X49：4連接到發電機轉子勵磁機側接地。如果接地點錯誤，實際測量的接地點不是轉子實際的接地點，電橋平衡被打破，轉子接地保護就會動作報警。

圖1 轉子接地保護一次接線圖

經過仔細檢查，發現5號發電機在停機檢修后，檢修人員未將A點即轉子大軸接地點接入，造成了F76發電機轉子一點接地保護繼電器測量到的轉子正、負對地電壓在轉子高速運轉時不平衡。將A點接地線接入后，轉子接地保護不再出現誤報警。

調試期間還出現過將接地線接到發電機勵磁機側碳刷上的情況，如果將接地點接錯，比如發電機勵磁機碳刷上，或接在發電機機座上（最初調試時發現過這樣的現象），將會使發電機轉子表面產生環流，長期運行會使轉子表面磁化，對發電機轉子的絕緣造成嚴重影響，也會影響轉子接地保護的正常工作。

發電機轉子大軸接地點應在勵磁機側接地碳刷，必須有2個碳刷接地，保證了當有1個接觸不好時，接地保護仍然不會誤動。如果發現碳刷磨損，應及時進行更換，平時要注意保持碳刷的清潔。停機檢修時應重點對發電機勵磁機側接地碳刷進行檢查緊固，避免同樣的問題再次發生。

因為是三機勵磁系統，主勵磁機和發電機均配有轉子接地保護，不管是哪個保護報警，在勵磁調節器ECT控制面板上均發出同樣的信號“勵磁系統故障”，要區分信號來源，需要在集控室或者后臺畫面上進行判別。

3 結語

發電機轉子接地保護回路比較長，運行時受到影響的點比較多，如碳刷接地不良、屏柜接線松動都可能導致保護誤動作，所以應定期對接地保護裝置進行試驗，停機時應對碳刷的磨損度進行測試，避免出現碳刷接觸不良的現象。

[1]孟凡超，吳龍.發電機勵磁技術問答及事故分析[M].北京：中國電力出版社，2008.

[2]馬鐵軍，胡賢優.發電機轉子接地保護頻繁退出運行原因分析與改進措施[J].內蒙古電力技術，2009，27（2）：16-18.