發電機轉子一點接地保護誤發報警信號的原因分析與處理

龐萬祿

摘 要：發電機在我國的工業化生產中占有重要的地位，能夠有效保障工業生產的順利進行。該文以某電廠的主6kV系統發電機組為例，根據發電機轉子一點接地保護的原理和優缺點，對轉子一點接地保護誤發報警信號的原因和處理方法進行了分析，力求進一步提高發電機的工作效率。

關鍵詞：發電機轉子 一點接地保護 誤發報警信號 原因

中圖分類號：TM74 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）03（c）-0032-01

發電機轉子主要由鐵芯繞組、護環、滑環、中心環等部件組成，用于產生磁場進而發電。某電廠的主6kV系統發電機組是該廠的主要保安電源，其裝機容量雖僅為3×13.5MW，卻關系到整個工廠的平穩運行。該機組的原保護是傳統繼電器屏，在實際工作中無法滿足無人運行的現代工作需求，因此工廠采用EDCS綜合自動化系統對其進行了改造，并配備了新型微機保護。

1 EDCS綜合自動化系統概述

6kV系統發電機組中的EDCS綜合自動化系統能夠對運行參數進行遠方監測和電氣控制，還能把機組的繼電保護功能簡單化。該機組的保護設備裝于主控室的保護屏，數量為兩套，分別為主保護單元的EDCS-7350及后備保護單元的EDCS-7340，EDCS-7350用于實現機組主要的繼電保護功能，EDCS-7340用于實現部分的保護功能和監測控制功能，兩套設備共同工作，以確保機組的繼電保護的可靠及準確[1]。其中，發電機的一點接地保護功能通過EDCS-7350設備得以實現，是重要的發電機勵磁系統保護。系統使用了乒乓式一點接地保護進行改造，由于發電機勵磁回路的二點接地可能會產生故障電流通路，進而對發電機造成損害，因而需要根據一點接地保護的信號來加強監控管理。但改造完成后，其一點接地保護就經常誤發報警信號。

2 乒乓式轉子一點接地保護的原理及優缺點

2.1 乒乓式轉子一點接地保護的原理

發電機轉子一點接地保護的邏輯關系為：當接地電阻小于保護定值這一判據條件滿足時，轉子一點接地保護就會啟動，進行轉子兩點的接地電阻的計算，并投入到轉子兩點的接地保護中，5s的延時后轉子一點接地發出報警信號，如果其后故障的延時條件依然滿足，會持續延時600s后再次驅動，同時配置一點接地的出口。在實際工作中，并未配置一點接地的出口。

實際中，采取了切換采樣式的原理進行轉子的一點接地保護。根據其原理，系統于的負極α處通過電阻實現接地，其中是轉子的勵磁電壓，和是檢測時的附加電阻，S1和S2兩個電子開關的狀態受單元時鐘脈沖所控制，當S1閉合時則S2會打開，當S1打開時則S2會閉合，兩個開關通過打開和閉合的循環實現交替運行，由于其過程與打乒乓球的過程相類似，因而被稱為乒乓式轉子一點接地保護[2]。

通過分析，可以得出以下公式：

=-（），α=

<時則可判定為出現轉子一點接地。

在計算保護時應注意，只有>50V，單元才會進行切換采樣的操作。為確保和的正確，回路中加入的濾波環節不能過大，否則會使采樣值產生較大波動，因此切換采樣時，應采用40ms/次的采樣時間，即兩個交流信號周期，每周期采樣16點，除去過大和過小的值后求出平均值，并以平均值計算。

2.2 乒乓式轉子一點接地保護的優缺點

乒乓式一點接地保護的靈敏度較高、保護范圍較大且功耗較小，在電力系統中被廣泛使用，但這一保護以S1、S2兩個開關順序切換中勵磁電壓的穩定為基礎，缺少對非線性元件在開關切換中造成的暫時性影響的考慮，因此，如果系統的勵磁回路進入了一定的交流分量，就會啟動保護設備[3]。

3 報警信號頻發的原因

新系統的微機保護在完成改造后即投入使用，電系統的#1、#2發電機也于新III段的母線上開始運作。新系統使用后一段時間，EDCS系統開始頻發發電機轉子一點接地的報警信號，主機窗口中出現#1機主保轉子一點接地的報警啟動及消除等信號，排查后并沒有在發電機的勵磁回路中發現接地點，進而判定這一報警屬于誤發。對保護記錄進行查詢后發現，轉子接地保護的報警信息發出時轉子接地出現<的情況，屬于正常報警，且經過計算未發現問題，因而排除了微機保護自身的問題，進而通過測量回路進行原因的排查。

示波器測量后的結果顯示，系統的勵磁回路的電壓波形出現了較大失真，波形呈現鋸齒形狀。根據保護采樣原理，采樣時間是40ms/次，每個周期采樣16次。按未啟動計算，每2s進行1次切換采樣，S1、S2每次吸合0.25s，并于S2吸和之前和釋放之前0.1s內分別對、和、進行采樣；按啟動計算，每1s進行2次切換采樣，S1、S2每次吸合0.25s，同樣于S2吸和之前和釋放之前0.1s內分別對、和、進行采樣。但實際操作時，由于兩個采樣開關的吸合時間長并且不夠穩定，因此在開關的切換上未按照控制脈沖進行控制，造成勵磁回路的電壓波形出現了較大失真，使實際的采樣點在電壓信號的波形上形成了不均衡的落點。

4 報警頻發的解決辦法

根據工程難度和改造時間等方面的考慮結果，工廠決定對勵磁回路的電壓信號進行改進進而解決轉子一點接地的頻繁報警，方案制定如下。

第一套方案：把勵磁系統的電壓信號用作采樣開關控制脈沖，同步二者后盡可能使采樣點落于采樣時間內，并對程序的算法進行優化，使保護的可靠性得到提高。

第二套方案：采樣回路內增加削波電路，平緩采樣波形并使其趨于紋波狀，進而滿足程序的要求。

兩套方案中，第一套方案的改造較為困難，同時對程序本身進行改動也會影響到其他保護，因此臨時采用了第二套方案，在采樣回路內加裝了雙二極管削波電路。經過改造，勵磁電壓的波形趨于紋波狀，采樣點落在波形的任何地方，都能得到滿足要求的采樣平均值，進而解決了轉子一點接地保護誤發報警信號的問題。經過改造，類似問題沒有再發生過，因而此方案具有極強的可靠性。

5 結語

乒乓式轉子一點接地保護具有較高的靈敏度和較大的保護范圍具有極強的實用性，但在實際應用中容易誤發報警信號，對其進行采樣回路內增加削波電路的改造后，有效地解決了這一問題，保障了工廠發電機組的平穩運行。

參考文獻

[1] 李淑芬.發電機轉子一點接地保護誤發報警信號的原因及處理[J].電工技術，2013，55（7）：28.

[2] 劉向東.30MW汽輪發電機轉子一點接地保護誤動作分析[J].中國科技博覽，2012，16（27）：86.

[3] 朱云上.發電機轉子接地保護的分析[J].科技傳播，2013，23（16）：142.