關(guān)于一起發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)誤動事故的原因分析

陳杜西

【摘 要】 本文從原理上分析微機(jī)型WFB-801轉(zhuǎn)子接地保護(hù)的工作機(jī)理，在轉(zhuǎn)子繞組或者勵磁系統(tǒng)中發(fā)生不穩(wěn)定的一點(diǎn)接地故障時，保護(hù)易誤動，并針對誤動原因及可以采取的措施進(jìn)行了探討

【關(guān)鍵詞】 汽輪發(fā)電機(jī) 轉(zhuǎn)子接地保護(hù) 探討

某公司為125MW雙水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)組，勵磁方式為自并勵，發(fā)變組保護(hù)是許繼公司生產(chǎn)的WFB-801型保護(hù)裝置，2011年03月09日，發(fā)電機(jī)出現(xiàn)“轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地”報警，檢查發(fā)電機(jī)保護(hù)B屏，顯示“轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地”，轉(zhuǎn)子絕緣電阻值為0千歐，接地點(diǎn)位置為93.49%，隨即報警信號消失，轉(zhuǎn)子絕緣電阻值恢復(fù)至200千歐；其后，又多次出現(xiàn)此現(xiàn)象，直至#4發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)動作，機(jī)組跳閘，對發(fā)電機(jī)勵磁回路進(jìn)行排查，未發(fā)現(xiàn)明顯故障點(diǎn)，在對滑環(huán)、碳刷刷架進(jìn)行全面清理后，重新開機(jī)正常。

1 原因分析

WFB-800轉(zhuǎn)子接地保護(hù)采用乒乓式轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)原理，在發(fā)電機(jī)運(yùn)行時輪流測量轉(zhuǎn)子繞組正極、負(fù)極的對地電流，并根據(jù)測得的結(jié)果計算出轉(zhuǎn)子繞組或勵磁回路的對地電阻，從而判斷出接地故障的位置及接地電阻的量值。原理圖見圖1所示。

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（考慮它的變化，新的電動勢以E〃表示）。R為降壓電阻，R1為測量電阻。當(dāng)S1閉合，S2斷開時（狀態(tài)1），在R1上測得電壓為U1，S1斷開，S2接通時（狀態(tài)2）在R1上測得的電壓為U2。保護(hù)計算公式如下：

Rg = E E〃 ——R1——R

α=

當(dāng)Rg小于或等于接地電阻整定值時，經(jīng)延時發(fā)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地信號，自動投入反映接地位置變化的轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)，同時繼續(xù)測量接地電阻和接地位置，若已測得的變化值△α超過整定值時，裝置認(rèn)為已發(fā)生轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地故障，保護(hù)動作，保護(hù)判據(jù)為：

> αset αset為轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地位置變化整定值

轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)動作后，保護(hù)裝置繼續(xù)測量接地電阻和接地位置，并自動投入兩點(diǎn)接地保護(hù)判據(jù)，在轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)持續(xù)動作期間，若計算的接地位置變化且超過定值，轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)動作。因此轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)動作時，轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地一定處于動作狀態(tài)，并且已持續(xù)了一段時間。轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)正常情況只能投入其中一套，某套保護(hù)一點(diǎn)接地持續(xù)動作時，可以切換投入另一套進(jìn)行比對。

由于轉(zhuǎn)子接地保護(hù)工作時，乒乓開關(guān)（S1，S2）一個閉合另一個導(dǎo)通，從而形成兩個動態(tài)回路，通過求解電路可以得出接地電阻和接地位置。保護(hù)開關(guān)的切換時間約0.5S，保護(hù)最快動作時間1S，回路與其他保護(hù)沒有直接聯(lián)系。由于以前的導(dǎo)則中要求兩點(diǎn)接地瞬時跳閘，因此保護(hù)延時一般較短（1S左右），而乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)本身測量一次就需要1S，因此如果在這個過程中出現(xiàn)接地電阻大小或位置變化或因一點(diǎn)接地后的外部調(diào)整檢測等原因，可能造成保護(hù)動作出口。

根據(jù)故障現(xiàn)場信息，一點(diǎn)接地保護(hù)可確定回路確實(shí)有較大的對地電流，即接地阻值接近0，保護(hù)帶延時動作并持續(xù)多此動作，顯示為正端附近接地。根據(jù)經(jīng)驗可能和勵磁電壓回路接線處如碳刷處碳粉等接地可能性較大，這樣才會出現(xiàn)較明顯的頻繁動作，而兩點(diǎn)接地時保護(hù)動作顯示在50%附近，可能是由于兩點(diǎn)接地延時過短（不大于1S時），原來正端一點(diǎn)接地，變?yōu)樨?fù)端一點(diǎn)接地或因接地回路參數(shù)不穩(wěn)定快速變化引起的兩點(diǎn)接地保護(hù)誤動，導(dǎo)致機(jī)組跳閘。一點(diǎn)接地故障原因很可能是由于發(fā)電機(jī)滑環(huán)吹掃工作不到位，導(dǎo)致大量碳粉堆積，最終引起不穩(wěn)定的一點(diǎn)接地。

2 關(guān)于轉(zhuǎn)子接地保護(hù)的應(yīng)對措施

（1）乒乓切換開關(guān)切換時間約0.5S，保護(hù)完成一次完整測算的最快時間是1S，實(shí)際回路發(fā)生故障初期時由S1-S2變化或由S2-S1變化過程中可能出現(xiàn)了較大的狀態(tài)變化，會使保護(hù)計算出結(jié)果有很大誤差，造成保護(hù)動作。因此，建議保留適當(dāng)?shù)难訒r以保障保護(hù)動作可靠（多次測量無誤后再動作）。建議轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)動作時間約為3S，轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)動作時間延時約為2S比較合適。

（2）根據(jù)最新的《繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》要求：需裝設(shè)專用的轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)延時動作于信號，宜減負(fù)荷平穩(wěn)停機(jī)，有條件的可以采取程序跳閘停機(jī)，不要求采用轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)跳閘停機(jī)方式。

目前從保護(hù)原理和實(shí)現(xiàn)方法上，國內(nèi)外都沒有較成功的轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)方案。因此根據(jù)新的規(guī)程和有關(guān)運(yùn)行經(jīng)驗，建議在運(yùn)行中可退出兩點(diǎn)接地保護(hù)或只發(fā)信號。

現(xiàn)場運(yùn)行中應(yīng)立足于轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)動作后迅速查找故障，若故障不易定位或排除時應(yīng)平穩(wěn)停機(jī)處理。具體的故障查找時間和措施，各電廠應(yīng)根據(jù)不同機(jī)組的參數(shù)、新舊或維護(hù)經(jīng)驗進(jìn)行預(yù)設(shè)，以便以后及時處理。建議在運(yùn)行中退出兩點(diǎn)接地保護(hù)瞬時跳閘。endprint

【摘 要】 本文從原理上分析微機(jī)型WFB-801轉(zhuǎn)子接地保護(hù)的工作機(jī)理，在轉(zhuǎn)子繞組或者勵磁系統(tǒng)中發(fā)生不穩(wěn)定的一點(diǎn)接地故障時，保護(hù)易誤動，并針對誤動原因及可以采取的措施進(jìn)行了探討

【關(guān)鍵詞】 汽輪發(fā)電機(jī) 轉(zhuǎn)子接地保護(hù) 探討

某公司為125MW雙水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)組，勵磁方式為自并勵，發(fā)變組保護(hù)是許繼公司生產(chǎn)的WFB-801型保護(hù)裝置，2011年03月09日，發(fā)電機(jī)出現(xiàn)“轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地”報警，檢查發(fā)電機(jī)保護(hù)B屏，顯示“轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地”，轉(zhuǎn)子絕緣電阻值為0千歐，接地點(diǎn)位置為93.49%，隨即報警信號消失，轉(zhuǎn)子絕緣電阻值恢復(fù)至200千歐；其后，又多次出現(xiàn)此現(xiàn)象，直至#4發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)動作，機(jī)組跳閘，對發(fā)電機(jī)勵磁回路進(jìn)行排查，未發(fā)現(xiàn)明顯故障點(diǎn)，在對滑環(huán)、碳刷刷架進(jìn)行全面清理后，重新開機(jī)正常。

1 原因分析

WFB-800轉(zhuǎn)子接地保護(hù)采用乒乓式轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)原理，在發(fā)電機(jī)運(yùn)行時輪流測量轉(zhuǎn)子繞組正極、負(fù)極的對地電流，并根據(jù)測得的結(jié)果計算出轉(zhuǎn)子繞組或勵磁回路的對地電阻，從而判斷出接地故障的位置及接地電阻的量值。原理圖見圖1所示。

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（考慮它的變化，新的電動勢以E〃表示）。R為降壓電阻，R1為測量電阻。當(dāng)S1閉合，S2斷開時（狀態(tài)1），在R1上測得電壓為U1，S1斷開，S2接通時（狀態(tài)2）在R1上測得的電壓為U2。保護(hù)計算公式如下：

Rg = E E〃 ——R1——R

α=

當(dāng)Rg小于或等于接地電阻整定值時，經(jīng)延時發(fā)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地信號，自動投入反映接地位置變化的轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)，同時繼續(xù)測量接地電阻和接地位置，若已測得的變化值△α超過整定值時，裝置認(rèn)為已發(fā)生轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地故障，保護(hù)動作，保護(hù)判據(jù)為：

> αset αset為轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地位置變化整定值

轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)動作后，保護(hù)裝置繼續(xù)測量接地電阻和接地位置，并自動投入兩點(diǎn)接地保護(hù)判據(jù)，在轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)持續(xù)動作期間，若計算的接地位置變化且超過定值，轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)動作。因此轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)動作時，轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地一定處于動作狀態(tài)，并且已持續(xù)了一段時間。轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)正常情況只能投入其中一套，某套保護(hù)一點(diǎn)接地持續(xù)動作時，可以切換投入另一套進(jìn)行比對。

由于轉(zhuǎn)子接地保護(hù)工作時，乒乓開關(guān)（S1，S2）一個閉合另一個導(dǎo)通，從而形成兩個動態(tài)回路，通過求解電路可以得出接地電阻和接地位置。保護(hù)開關(guān)的切換時間約0.5S，保護(hù)最快動作時間1S，回路與其他保護(hù)沒有直接聯(lián)系。由于以前的導(dǎo)則中要求兩點(diǎn)接地瞬時跳閘，因此保護(hù)延時一般較短（1S左右），而乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)本身測量一次就需要1S，因此如果在這個過程中出現(xiàn)接地電阻大小或位置變化或因一點(diǎn)接地后的外部調(diào)整檢測等原因，可能造成保護(hù)動作出口。

根據(jù)故障現(xiàn)場信息，一點(diǎn)接地保護(hù)可確定回路確實(shí)有較大的對地電流，即接地阻值接近0，保護(hù)帶延時動作并持續(xù)多此動作，顯示為正端附近接地。根據(jù)經(jīng)驗可能和勵磁電壓回路接線處如碳刷處碳粉等接地可能性較大，這樣才會出現(xiàn)較明顯的頻繁動作，而兩點(diǎn)接地時保護(hù)動作顯示在50%附近，可能是由于兩點(diǎn)接地延時過短（不大于1S時），原來正端一點(diǎn)接地，變?yōu)樨?fù)端一點(diǎn)接地或因接地回路參數(shù)不穩(wěn)定快速變化引起的兩點(diǎn)接地保護(hù)誤動，導(dǎo)致機(jī)組跳閘。一點(diǎn)接地故障原因很可能是由于發(fā)電機(jī)滑環(huán)吹掃工作不到位，導(dǎo)致大量碳粉堆積，最終引起不穩(wěn)定的一點(diǎn)接地。

2 關(guān)于轉(zhuǎn)子接地保護(hù)的應(yīng)對措施

（1）乒乓切換開關(guān)切換時間約0.5S，保護(hù)完成一次完整測算的最快時間是1S，實(shí)際回路發(fā)生故障初期時由S1-S2變化或由S2-S1變化過程中可能出現(xiàn)了較大的狀態(tài)變化，會使保護(hù)計算出結(jié)果有很大誤差，造成保護(hù)動作。因此，建議保留適當(dāng)?shù)难訒r以保障保護(hù)動作可靠（多次測量無誤后再動作）。建議轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)動作時間約為3S，轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)動作時間延時約為2S比較合適。

（2）根據(jù)最新的《繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》要求：需裝設(shè)專用的轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)延時動作于信號，宜減負(fù)荷平穩(wěn)停機(jī)，有條件的可以采取程序跳閘停機(jī)，不要求采用轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)跳閘停機(jī)方式。

目前從保護(hù)原理和實(shí)現(xiàn)方法上，國內(nèi)外都沒有較成功的轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)方案。因此根據(jù)新的規(guī)程和有關(guān)運(yùn)行經(jīng)驗，建議在運(yùn)行中可退出兩點(diǎn)接地保護(hù)或只發(fā)信號。

現(xiàn)場運(yùn)行中應(yīng)立足于轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)動作后迅速查找故障，若故障不易定位或排除時應(yīng)平穩(wěn)停機(jī)處理。具體的故障查找時間和措施，各電廠應(yīng)根據(jù)不同機(jī)組的參數(shù)、新舊或維護(hù)經(jīng)驗進(jìn)行預(yù)設(shè)，以便以后及時處理。建議在運(yùn)行中退出兩點(diǎn)接地保護(hù)瞬時跳閘。endprint

【摘 要】 本文從原理上分析微機(jī)型WFB-801轉(zhuǎn)子接地保護(hù)的工作機(jī)理，在轉(zhuǎn)子繞組或者勵磁系統(tǒng)中發(fā)生不穩(wěn)定的一點(diǎn)接地故障時，保護(hù)易誤動，并針對誤動原因及可以采取的措施進(jìn)行了探討

【關(guān)鍵詞】 汽輪發(fā)電機(jī) 轉(zhuǎn)子接地保護(hù) 探討

某公司為125MW雙水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)組，勵磁方式為自并勵，發(fā)變組保護(hù)是許繼公司生產(chǎn)的WFB-801型保護(hù)裝置，2011年03月09日，發(fā)電機(jī)出現(xiàn)“轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地”報警，檢查發(fā)電機(jī)保護(hù)B屏，顯示“轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地”，轉(zhuǎn)子絕緣電阻值為0千歐，接地點(diǎn)位置為93.49%，隨即報警信號消失，轉(zhuǎn)子絕緣電阻值恢復(fù)至200千歐；其后，又多次出現(xiàn)此現(xiàn)象，直至#4發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)動作，機(jī)組跳閘，對發(fā)電機(jī)勵磁回路進(jìn)行排查，未發(fā)現(xiàn)明顯故障點(diǎn)，在對滑環(huán)、碳刷刷架進(jìn)行全面清理后，重新開機(jī)正常。

1 原因分析

WFB-800轉(zhuǎn)子接地保護(hù)采用乒乓式轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)原理，在發(fā)電機(jī)運(yùn)行時輪流測量轉(zhuǎn)子繞組正極、負(fù)極的對地電流，并根據(jù)測得的結(jié)果計算出轉(zhuǎn)子繞組或勵磁回路的對地電阻，從而判斷出接地故障的位置及接地電阻的量值。原理圖見圖1所示。

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（考慮它的變化，新的電動勢以E〃表示）。R為降壓電阻，R1為測量電阻。當(dāng)S1閉合，S2斷開時（狀態(tài)1），在R1上測得電壓為U1，S1斷開，S2接通時（狀態(tài)2）在R1上測得的電壓為U2。保護(hù)計算公式如下：

Rg = E E〃 ——R1——R

α=

當(dāng)Rg小于或等于接地電阻整定值時，經(jīng)延時發(fā)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地信號，自動投入反映接地位置變化的轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)，同時繼續(xù)測量接地電阻和接地位置，若已測得的變化值△α超過整定值時，裝置認(rèn)為已發(fā)生轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地故障，保護(hù)動作，保護(hù)判據(jù)為：

> αset αset為轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地位置變化整定值

轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)動作后，保護(hù)裝置繼續(xù)測量接地電阻和接地位置，并自動投入兩點(diǎn)接地保護(hù)判據(jù)，在轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)持續(xù)動作期間，若計算的接地位置變化且超過定值，轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)動作。因此轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)動作時，轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地一定處于動作狀態(tài)，并且已持續(xù)了一段時間。轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)正常情況只能投入其中一套，某套保護(hù)一點(diǎn)接地持續(xù)動作時，可以切換投入另一套進(jìn)行比對。

由于轉(zhuǎn)子接地保護(hù)工作時，乒乓開關(guān)（S1，S2）一個閉合另一個導(dǎo)通，從而形成兩個動態(tài)回路，通過求解電路可以得出接地電阻和接地位置。保護(hù)開關(guān)的切換時間約0.5S，保護(hù)最快動作時間1S，回路與其他保護(hù)沒有直接聯(lián)系。由于以前的導(dǎo)則中要求兩點(diǎn)接地瞬時跳閘，因此保護(hù)延時一般較短（1S左右），而乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)本身測量一次就需要1S，因此如果在這個過程中出現(xiàn)接地電阻大小或位置變化或因一點(diǎn)接地后的外部調(diào)整檢測等原因，可能造成保護(hù)動作出口。

根據(jù)故障現(xiàn)場信息，一點(diǎn)接地保護(hù)可確定回路確實(shí)有較大的對地電流，即接地阻值接近0，保護(hù)帶延時動作并持續(xù)多此動作，顯示為正端附近接地。根據(jù)經(jīng)驗可能和勵磁電壓回路接線處如碳刷處碳粉等接地可能性較大，這樣才會出現(xiàn)較明顯的頻繁動作，而兩點(diǎn)接地時保護(hù)動作顯示在50%附近，可能是由于兩點(diǎn)接地延時過短（不大于1S時），原來正端一點(diǎn)接地，變?yōu)樨?fù)端一點(diǎn)接地或因接地回路參數(shù)不穩(wěn)定快速變化引起的兩點(diǎn)接地保護(hù)誤動，導(dǎo)致機(jī)組跳閘。一點(diǎn)接地故障原因很可能是由于發(fā)電機(jī)滑環(huán)吹掃工作不到位，導(dǎo)致大量碳粉堆積，最終引起不穩(wěn)定的一點(diǎn)接地。

2 關(guān)于轉(zhuǎn)子接地保護(hù)的應(yīng)對措施

（1）乒乓切換開關(guān)切換時間約0.5S，保護(hù)完成一次完整測算的最快時間是1S，實(shí)際回路發(fā)生故障初期時由S1-S2變化或由S2-S1變化過程中可能出現(xiàn)了較大的狀態(tài)變化，會使保護(hù)計算出結(jié)果有很大誤差，造成保護(hù)動作。因此，建議保留適當(dāng)?shù)难訒r以保障保護(hù)動作可靠（多次測量無誤后再動作）。建議轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)動作時間約為3S，轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)動作時間延時約為2S比較合適。

（2）根據(jù)最新的《繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》要求：需裝設(shè)專用的轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)延時動作于信號，宜減負(fù)荷平穩(wěn)停機(jī)，有條件的可以采取程序跳閘停機(jī)，不要求采用轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)跳閘停機(jī)方式。

目前從保護(hù)原理和實(shí)現(xiàn)方法上，國內(nèi)外都沒有較成功的轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)方案。因此根據(jù)新的規(guī)程和有關(guān)運(yùn)行經(jīng)驗，建議在運(yùn)行中可退出兩點(diǎn)接地保護(hù)或只發(fā)信號。

現(xiàn)場運(yùn)行中應(yīng)立足于轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)動作后迅速查找故障，若故障不易定位或排除時應(yīng)平穩(wěn)停機(jī)處理。具體的故障查找時間和措施，各電廠應(yīng)根據(jù)不同機(jī)組的參數(shù)、新舊或維護(hù)經(jīng)驗進(jìn)行預(yù)設(shè)，以便以后及時處理。建議在運(yùn)行中退出兩點(diǎn)接地保護(hù)瞬時跳閘。endprint