1000MW發(fā)電機組轉子接地保護的相關研究

張曉東

摘要：發(fā)電機是電力生產的基本設備，在人們的日常生活中占據舉足輕重的地位。轉子一點接地是發(fā)電機非常常見的故障，本文結合企業(yè)的1000MW發(fā)電機運行中的轉子一點接地保護跳閘的問題，對傳統(tǒng)的發(fā)電機轉子接地保護存在的問題進行了論述，然后對轉子接地故障的測試方法進行詳細的分析。經過系統(tǒng)的檢測方法，最后解決了轉子一點接地故障，保證了設備的正常運行。

關鍵詞：發(fā)電機組;轉子接地保護

一、前言

隨著對發(fā)電機需求量的增加，對發(fā)電機組成系統(tǒng)的安全穩(wěn)定的性能也有了更高的要求。這就需要對發(fā)電機故障進行及時有效的診斷，而現(xiàn)在的檢測方法大多數都是在線監(jiān)測方法，當然也有一些機組的檢查需要停止運行才能進行檢查。發(fā)電機一點接地對發(fā)電機不會產生太大的影響，但是，二點接地故障造成轉子電流增大，造成發(fā)電機產生嚴重的損壞。轉子對地絕緣的損壞并不是一蹴而就的，需要持續(xù)較長的時間。在這段時間內，若能發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)，找到故障點位置，則可以就行進行科學合理的檢修[1]。企業(yè)使用的1000MW發(fā)電機組造價較高，還擁有較高的額定電壓，因此對轉子的接地保護研究工作是非常必要的。

二、傳統(tǒng)轉子接地保護存在的問題

（一）概述

發(fā)電機轉子一般由勵磁線圈和線圈引線以及阻尼繞組組成，這些轉子部件在發(fā)電機正常運行時會受到當超過極限的電流及離心力，部件會產生損壞。在發(fā)電機組中，轉子繞組是比較容易發(fā)生故障的部位。除了本身結構的故障外，轉子繞組的短路故障，轉子接地故障是經常出現(xiàn)的故障。

當轉子接地故障是一點接地時，由于不能形成完整的回路，所以不會對機組產生危害。但是，當出現(xiàn)兩點接地故障時，兩點之間構成一個回路，會形成較大的破壞，造成轉子繞組的損壞。因此，對1000MW的轉子接地保護提出了更高要求。切換采樣式是傳統(tǒng)的轉子接地保護經常采取比較成熟的方式，并且擁有較高的靈敏度。切換采樣式原理也有不足之處：第一點就是發(fā)電機投入勵磁后，切換采樣式才可正常使用。第二點是發(fā)電機在沒投入勵磁之前，對轉子繞組絕緣缺乏足夠的監(jiān)控。第三點是轉子接地保護一般會集成到機組的保護設備內，這就需要將轉子電壓輸入到機組的保護屏中，這樣會增加故障發(fā)生的可能性。

（二）發(fā)電機轉子繞組接地的原因

根據數據統(tǒng)計，主絕緣損壞是造成轉子繞組接地的主要原因，但是根據數據分析和轉子接地故障統(tǒng)計來看，最主要有以下幾個方面造成的：一是轉子的制造質量達不到要求;二是設備及時的檢修維護，當檢修不合格時，也會造成事故的發(fā)生;三是在轉子上有一些導電的物質，例如車削所留的金屬碎屑;四是氫氣濕度過大。以上問題的發(fā)生都會造成故障的發(fā)生。

三、轉子接地故障的測試方法

在勵磁回路一點穩(wěn)定接地的情況下，先測量轉子繞組以外的勵磁回路，當外部回路沒有問題時，先測量轉子繞組接地電阻值，若大于五十歐時，可采用工頻電流的方法降低電阻值，通過其將接地點燒穿使得電阻降至五十歐以下;穩(wěn)定接地時，接地電阻不足五十歐，可利用下面的測試方法對接地位置進行檢查：

（一）電壓表法測試轉子接地故障

電壓表法測試方法指的是：在轉子繞組兩端分布著匯流環(huán)，在匯流環(huán)上施加電壓，然后通過電壓表對正負匯流環(huán)間電壓進行測量。令U為匯流環(huán)對地電壓，U為負匯流環(huán)對地電壓，通過以下公式對接地點的接地電阻值進行計算：

式中：

U——兩匯流環(huán)間電壓（V）;

U——正匯流環(huán)的對地電壓（V）;

U₂——負匯流環(huán)的對地電壓（V）;

R——接地點電阻（Ω）;

R——電壓表內阻（Ω）。

（二）直流電阻比較法

直流電阻比較法說的就是在機器不運行的狀態(tài)下，對轉子繞組的直流電阻進行測量，以及對兩端匯流環(huán)對地的直流電阻進行測量，在電阻測量選用采用雙臂電橋進行測量。然后通過下面兩個公式計算轉子繞組接地點的近似位置，測量示意圖1如下。

式中：

L——轉子繞組總長。

L——接地點與正匯流環(huán)的距離

L——接地點與負匯流環(huán)的距離

R及R數值在事實上比較小，如R稍大，由于測量誤差的影響下，計算結果會出現(xiàn)較大偏差，達不到想要的精確度，所以測量時需要將接線端連接牢固。我們可以先用萬用表進行電阻的阻值進行初步測定大致范圍后，然后再用雙臂電橋進行精準的測定。最后，在發(fā)電機轉子繞組的示意圖的基礎上，得到每套繞組尺寸，和轉子繞組總尺寸，以及得出發(fā)電機轉子接地點具體位置。

（三）直流大電流法

當接地電阻為穩(wěn)定接地時，并且電阻在幾歐以下的情況時，可用大電流對位置進行查找。

在對不穩(wěn)定轉子接地點的位置進行查找時，可以將不穩(wěn)定接地向穩(wěn)定接地進行轉換，轉換后，便可以運用穩(wěn)定接地點的測試方法進行測量。具體的不穩(wěn)定接地的轉換方式可以細分為以下兩種：第一種是，發(fā)電機轉子繞組隨著溫度的不同而不同時，將強大的直流電輸入繞組，就會使其接地，然后采用直流壓降法對其測量。第二種是，發(fā)電機轉子繞組隨轉速和溫度變化而變化時，對繞組在運動下加熱，使其接地，然后用直流壓降法進行測量[2]。

四、結論

在以后工作中我們要做好對設備的維護檢修工作，避免不必要的停機檢修工作，也將繼續(xù)加強1000MW發(fā)電機組轉子接地保護的研究，為我國的發(fā)電機的正常運行盡一份力量。

參考文獻：

[1]王秀霞，王學榮，閆寒，等.發(fā)電機轉子一點接地保護研究[J].華電技術，2018，40（4）：19-21.