一種轉子一點接地保護校驗裝置的研制

劉清艷，李 明

（國家能源集團江西電力有限公司萬安水力發電廠，江西 吉安 343800）

0 引言

發電機在長期運行過程中,由于轉子內部受潮、冷卻介質泄露、絕緣老化以及機械振動等諸多方面的原因,容易造成轉子繞組對地絕緣水平的降低進而引發轉子接地故障。當發電機轉子繞組發生一點接地時，不會對發電機的安全穩定運行構成很大的威脅，但當發電機轉子繞組出現不同位置的兩點接地或匝間短路時，很大的短路電流可能燒傷轉子本體，此外，由于部分轉子繞組被短路，使氣隙磁場不均勻或發生畸變，從而使電磁轉矩不均勻并造成發電機振動，將損壞發電機[1]。為確保發電機組的安全運行，當發電機轉子繞組發生一點接地后，保護應立即發出信號，告知運維人員處理，因此轉子一點接地保護動作值的準確性就至關重要。

1 原有轉子一點接地保護校驗方法的不足

在轉子一點接地保護動作值校驗過程中，采用的是用滑動變阻器替代發電機轉子回路的電阻，通過逐步降低滑動變阻器的電阻，直至轉子一點接地保護發出信號[2]，此時滑動變阻器的電阻值即為轉子一點接地保護的動作值。但由于校驗過程中接線較多且復雜，容易出現接線混亂，同時滑動變阻器調節效率不高，導致轉子一點接地保護校驗的時間較長，且滑動變阻器的調整精度不夠，造成測得的保護動作值與整定值的誤差有可能會超過規程要求值±5%，對保護定值的整定有很大影響。轉子一點接地保護的定值不準確會造成保護誤發告警信號，可能會引起保護誤動，給設備的安全穩定運行帶來隱患。

2 轉子一點接地保護校驗改進思路

原有轉子一點接地保護校驗過程中影響校驗準確率及校驗效率的主要原因在于滑動變阻器的調節效率及調節精度不高，因此考慮用其他方式代替滑動變阻器。而滑動變阻器在轉子一點接地保護校驗過程中的主要作用是：①通過不斷調節其電阻值，讓轉子一點接地保護發信；②轉子一點接地保護發信后，用萬用表測量此時滑動變阻器的電阻，此電阻即為轉子一點接地保護的動作值。如果不再使用滑動變阻器，就應使用其他方式來完成這兩項功能。根據這一思路，設計了如圖1所示的新的轉子一點接地保護裝置的原理框圖。使用試驗電阻代替滑動變阻器的電阻調節功能，使用測量電阻及數顯表代替滑動變阻器的電阻值測定功能。校驗過程中調節試驗電阻值使得轉子一點接地保護動作，根據測量電阻上的壓降值計算出整個回路的電流值，從而得出試驗電阻的電阻值，該電阻值即為轉子一點接地保護的動作值。

圖1 轉子一點接地保護校驗裝置設計原理框圖

3 新的轉子一點接地保護校驗裝置的研制

根據大致的設計原理框圖，在這個框圖的基礎上，進一步優化、具體化，由于CPU板+LED顯示的方式比普通數顯表更穩定、運算速度更快、精度更高，而且占用的空間還更小，因此考慮使用CPU板+LED顯示代替普通數顯表。經過多次試驗計算，最終決定采用取樣檢測電阻作為測量電阻，試驗電阻采用4個標準電阻和1個多圈精密可調電阻組成的電阻板，取樣檢測電阻與電阻板的電阻串聯，通過取樣檢測電阻上的壓降及取樣電阻的電阻值，可以計算得出回路的電流值。已知電阻板的電壓值為220 V，即可計算出電阻板的當前電阻值。同時外部的交流220 V電壓經過直流電源板后，轉換為3路直流電源，1路直流電源電壓值為5 V，作為CPU板的供電電源；1路直流電源電壓值為12 V，作為顯示屏的供電電源，另一路直流電源電壓值為220 V，加在電阻板的兩端，作為電阻板電阻值測定的取樣電壓及校驗電源，如圖2所示。

圖2 轉子一點接地保護校驗裝置內部結構原理圖

新的轉子一點接地保護裝置主要包括電源模塊、電阻板、CPU主板和顯示屏4大部分，并結合內部結構原理圖，設計出新的轉子一點接地保護校驗裝置的外部結構圖，如圖3所示，裝置上的3個調節旋鈕（調節精度分別為10 kΩ、1 kΩ、0.1 kΩ）用于調節電阻板的電阻值。

圖3 新的轉子一點接地保護裝置的外部結構圖

4 新的轉子一點接地保護校驗裝置優點

（1）轉子一點接地保護動作值測定更準確；

（2）轉子一點接地保護的校驗時間更短，效率更高；

（3）轉子一點接地保護動作值校驗結果直接顯示，更為直觀；

（4）轉子一點接地保護校驗過程中接線更為簡單，出錯概率更低。

5 結語

轉子一點接地保護定值的準確性對機組的安全穩定運行有著很大的影響，本文通過設計研制出一種新的轉子一點接地保護校驗裝置，大大提高了轉子一點接地保護校驗過程中動作值測定準確性的同時又提升了校驗工作的效率，保障了轉子一點接地保護動作的可靠性，具有很好的推廣和應用價值。