一起南瑞RCS—985RE注入式轉子接地保護報警分析

裴麗秋

摘要：轉子接地保護是火電廠繼電保護的重要構成，對機組的安全穩定運行起著非常重要的作用。文章從轉子接地的危害，保護的原理、特點、運行的注意事項展開，對某廠一起注入式轉子接地保護報警進行分析，最終找出原因，可供應用同類保護裝置的其他發電機組參考。

關鍵詞：發電機；轉子接地保護危害；轉子接地保護原理；轉子接地保護報警 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM774 文章編號：1009-2374（2017）11-0021-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.11.011

對汽輪發電機來說，勵磁回路出現一點接地時，不會產生危害，但此時出現第二點接地時，由于產生短路電流，不僅會燒壞勵磁回路及轉子，還會引起電機的強烈振動，產生嚴重后果，因此在汽輪發電機組上要裝設一點接地保護和兩點接地保護。

1 注入式轉子接地保護

1.1 南瑞RCS-985RE注入式轉子接地保護原理

南瑞RCS-985RE注入式轉子接地保護將注入電源配置在保護裝置內，可選擇從轉子繞組的單端注入或雙端注入，其原理是在轉子繞組的正負兩端或負端與大軸之間注入一個偏移方波電壓，用來實時求解轉子一點接地電阻。注入式轉子接地保護能夠在未加勵磁電壓的情況下監視轉子絕緣，在轉子繞組上任一點接地時，保護的靈敏度高。

雙端注入式接地保護與單端注入式接地保護不同之處在于能計算出轉子接地位置ɑ。原理圖中：Rx為測量回路電阻；Ry為注入大功率電阻；Us為注入電源模塊；Rg為轉子繞組對大軸的絕緣電阻。

轉子一點接地保護設有報警段和跳閘段，其動作判據為接地電阻小于設置值。當轉子一點接地保護動作后，經延時自動投入轉子兩點接地保護，轉子兩點接地保護的動作判據為接地位置ɑ改變達到定值時，動作于跳閘。

1.2 南瑞RCS-985RE注入式轉子接地保護動作判據

以雙端注入式轉子接地保護為例，分析接地保護動作判據，其等效電路圖如圖3所示：

假設：方波正半周加到電路的輸入端，測得回路電流為i1，方波負半周加到電路的輸入端，測得回路電流為i2，轉子繞組對地電容為Cg，則得到：

則：

當實時計算的Rg小于定值，則轉子接地保護作用于報警或跳閘。

2 注入式轉子接地保護報警的可能性

以機端自并勵勵磁系統為例，注入式轉子接地保護報警的可能原因如下：（1）由于工作人員在勵磁回路上工作引起的報警；（2）勵磁回路各部位有明顯臟污，可能引起接地報警；（3）各引接的勵磁回路電纜發生絕緣受損，也有可能導致注入式轉子接地保護報警；（4）保護裝置故障，引起誤報警；（5）勵磁整流柜交流進線側發生接地故障，轉子接地保護能夠檢測到接地電阻，理論上顯示接地點位置為0%或100%，但實際上由于電容等原因導致接地位置偏移到20%～30%；（6）勵磁整流柜內部發生接地或直流母排發生接地；（7）接地碳刷與大軸滑環接觸不良，會導致大軸上產生感應電壓或者靜電，使碳刷處產生打火現象，影響注入式轉子接地保護測量的接地電阻和接地位置發生較大的變動，有可能導致接地保護報警；（8）直流輸出側至發電機勵端發生接地；（9）發電機勵端接地碳刷異常，如彈簧卡扣脫落，也可能會引起注入式接地保護報警；（10）轉子繞組主回路絕緣不好導致注入式轉子接地保護報警。

3 某廠注入式轉子接地保護報警分析

某廠發電機為東方電機股份有限公司生產，型號為QFSN-600-2-22C，轉子繞組采用氫氣冷卻方式。轉子接地保護裝置采用南京南瑞繼保電氣有限公司產品RCS-985RE，轉子一點接地保護投發信，裝置自投運后運行穩定。

2016年12月26日集控室大屏報警“轉子接地保護報警”，繼保人員立即趕至現場檢查，發現轉子接地保護裝置液晶顯示面板接地點位置和接地電阻波動較大，正常運行α位置顯示在50%，接地電阻，本次報警持續時間不長，但接連發生多次。

針對機端自并勵勵磁系統，轉子接地的各種可能性逐一排查，未發現保護裝置、回路異常，而且報警過程中無人員工作，當進一步檢查到發電機汽端時，發現發電機大軸與接地刷辮接觸處有火花。因當接地刷辮與大軸頻繁接觸時，轉子繞組對地電容頻繁充放電，這時轉子接地保護采集到的電流為暫態電流，故計算出的接地電阻在變化，有可能影響轉子一點接地保護接地電阻值的測量，進而導致轉子接地保護裝置發信。

為驗證此結論，通過人為模擬接地刷辮一側脫離大軸，另外一側頻繁接觸大軸，檢查轉子接地保護測量的接地電阻及接地位置變化情況，發現接地電阻變化范圍為10～150kΩ，與報警現象相符，繼保人員立即聯系檢修人員清理刷辮，并壓緊刷辮，報警至此再未發生過。

4 結語

不同廠家、不同原理的轉子接地保護受外部因素影響較大，可能造成保護誤動或拒動，故發生轉子一點接地保護報警時，首先，排除如轉子電壓引至發變組保護屏、轉子接地保護屏等外回路及保護裝置自身的原因造成的故障等；其次，要排查發電機大軸接地情況是否良好及所有附屬設備的運行情況；最后，再考慮檢查發電機本體及勵磁系統內部的接地情況。此外，由于轉子接地保護投入運行后，會影響轉子回路對地的絕緣阻值，所以對于雙重化配置的轉子接地保護，正常運行時，只能投入一套運行，另一套作為冷備用。

參考文獻

[1] 王維儉.電氣主設備繼電保護原理與應用（第二版）[M].北京：中國電力出版社，2001.

[2] RCS-985RE發電機轉子接地保護裝置技術和使用說明書[S].

（責任編輯：黃銀芳）