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1、GE发电机转子接地保护的原理发电机在正常运行期间，转子转动速度很高，转子承受的离心力作用很大，又承受较重的电负荷，一旦励磁绕组绝缘出现问题，会引起转子回路发生接地故障，一般接地故障多为一点接地。发生一点接地后，虽然在转子回路上构不成电流回路，对地分布电容和绝缘电阻的参数未发生变化，理论上可以继续运行。但是，转子回路对地电压就会变大，在励磁系统退出或者一次主断路器跳闸后，将在发电机励磁回路中产生过电压（暂态），很容易造成励磁回路出现第二个接地点，造成转子两点接地故障。一旦发生两点接地：部分励磁绕组线匝被短接，绕组直流电阻变小，若短路匝数较多，会使发电机转子主磁通变小，发电机向外输出的无功功率就会
2、减少，机端电压就会下降，定子电流也会急剧上升;由于绕组短接的磁极磁通变小，而其他磁极磁通势未变，发电机气隙磁场的对称性会被破坏，引起机组震动，还可能使轴系和汽轮机磁化;由于发电机转子绕组的两点之间构成回路，一部分励磁绕组被阻截，两点之间将产生很大的短路电流量，电流产生的电弧可能会烧坏励磁绕组及转子本体，甚至引发火灾。因此发电机转子回路一旦出现一点接地故障，应及时发出信号，通知运维人员处理;出现两点接地时立即跳机。根据DL/T6841999大型发电机变压器继电保护整定计算导则的要求，汽轮发电机出现转子一点接地时，可以继续维持运行一段时间。但随着汽轮机发电机组的容量不断增大，出于发电机的安全运行考
3、虑，国外的转子接地保护只设置转子接地的高阻值和低阻值保护，高定值报警，低定值跳闸，不区分是否发生一点还是两点接地。1 一点接地转子接地保护原理目前，转子一点接地保护普遍采用乒乓式和注入式两大类，下面就分别介绍2种不同原理构成的转子接地保护。1.1 乒乓式转子接地保护乒乒式转子一点接地保护的原理：在发电机运行时依次测量励磁绕组正极、负极对地电流，根据测量结果计算出励磁绕组对地电阻，根据阻值进而判断出接地电阻阻值以及接地位置。设在转子绕组上K点经电阻Rg接地。则注入式接地保护的原理图如图1所示。在图1中：S1、S2-励磁绕组正极、负极可控开关，轮流分合。Ud-励磁绕组全电压。a-接地K点与励磁正极
4、的位置。R-装置内部固定电阻。R1-装置测量电阻。励磁绕组直流电阻阻值较小，则由图 1 可知， 当正极开关S1S2断开时，电阻R1上的电压：（1）当负极开关S2闭合、正极开关S1断开时，电阻R1上的电压：（2）在以上2个公式中：R、R1为已知固定参数，U1、U2为装置测量电压，励磁电压也可测量。以上2个公式组成了二元一次方程，通过求解可算出为具有a和Rg2个未知数。通过以上理论推导过程，我们可以看出乒乓式转子一点接地保护可以计算出接地的位置，但在机组停机时即未加励磁的情况下，就无法对转子接地情况进行有效监察。注入式原理转子接地保护，顾名思义就是需要外部辅助的注入电源注入到励磁回路中，并采集相关
5、电气量进行保护逻辑判断。下面就以GE公司G60发电机保护的注入式接地保护进行介绍。G60提供两段转子一点接地保护，分别设定一时限。注入式原理可以选择单端注入或双端注入2种方式。1.2 单端注入式转子接地保护在转子绕组一端（通常选择负端）与大轴之间注入方波电源，保护采集正负半周的数据实时求解转子对地绝缘电阻值。VINJ1，VINJ2注入方波正、负半周电压;3/7IG1，IG2注入方波正、负半周电流;ZF1，ZF2转子绕组正、负极等效电阻;RCL一注入方波重源内部电阻；VEXC励磁电压;IEXC励磁电流;RG转子绕组接地电阻。由于励磁电压通常远大于注入电压，励磁绕组阻值远小于装置耦合电阻，因此注入
6、电压VINJ对励磁绕组电流IEXC的影响可以忽略不计，所以可以认为ZF2上的电压保持固定。VINJ2=IG2RG+IG2RCL+VF2（3）VINJ1=IG1RG+IG1RCL+VF2（4）两式相减可得接地电阻RG：（ 5）故障点位置心（ 6）1.3双端注入一点接地保护在转子绕组正负两端之间注入方波电源：RC注入式方波电源内部电阻。VINJ1=15V，VINJ2=-15V，I11为施加VINJ1时的上路电流，I12为下路电流;I21为施加VINJ2时的上路电流，I22为下路电流。与单端注入做同样假设：ZF2上电压保持不变。I11RC+IG1RG+（1-a）Ufld-VINJ1=0I21RC+I
7、G1RG-aUfldVINJ1=0（8）I11+I21=IG1（9）I12RC+IG2RG+（1-a）Ufld-VINJ2=0（10）I22RC+IG2RG-aUfldVINJ2=0（11）I12+I22=IG2（12） 7） -（10）：（I11-I21）RC+（IG1-IG2）RG-（VINJ1-VINJ2）=0（13） 8） 8）-（11）：（I21-I22）RC+（IG1-IG2）RG-（VINJ1-VINJ2）=0（14）将（9）、（12）代入（14）：（I12-I11）RC+（IG1-IG2）（RG+RC）-（VINJ1-VINJ2）=0（15）（13）+（15）：（IG1-IG2
8、）（2RG+RC）-2（VINJ1-VINJ2）=0（16）（17）将公式（9）代入公式（7）：-I21RC+IG1（RG+RC）+（1-a）Ufld-VINJ1=0（18）（1.3.2）+（1.3.12）：IG1（2RG+RC）+（1-2a）Ufld-2VINJ1（19）（20）IG1:I表示电流，G1表示物体的电流。通过以上的原理介绍，我们可以得出：1）单端注入：在有励磁电压和无励磁电压时均能够测量接地电阻，有励磁电压时能够测量接地位置，缺点是正负极电压不平衡。2）双端注入：在有励磁电压和无励磁电屋时均能够测量接地电阻，有励磁电压时能够测量接地位置。但是G60发电机保护并没有提供测量接地位
9、置的功能，只能测量接地电阻，若要明确具体接地位置需按照上述公式进行计算。2实际应用分析在实际应用过程中发现：寿光电厂励磁电压采用+-221V，分别施加在励磁绕组的正负两端。励磁接地装置整定为单端注入，接线图参考图1。当装置上电后，注入端电压EX-处电压降为0负，EX+端电压升至441V。这是因为当励磁绕组未发生故障时，注入电压源和Rcl没有构成回路，即Rcl上没有电流流过，因此Rcl两端电压相同，等效于EX-经过一个20k电阻接地；EX-电压与注入电压源相同，为15V方波，用电表直流档不能测量。而EX+相对于EX-的电压为441V,因此EX+电压测量值升至4416/7V。采用双端注入方式可以避
10、免同样问题发生，双端注入方式在正负两端连接阻值相同的耦合电阻，因此可以保证中性点位置不变。通过运行及检修期间的校验结果看，G60发电机保护提供的双端注入式转子接地保护运行良好，接地电阻数值测量准确。但在使用中应注意以下问题。1)G60与注入式电源的通信连接正确后，注入式电源的指示灯“POWE序口“*ON灯亮，如果通信连接失败，则G60装置面板将保故障代码，查一下说明书代码表即可知道故障原因。且如果通信连接失败时，*ON指示灯不会亮，G60的FIELD元件也加载不上来。2)G60与注入式电源通信串口必须专用，不能再并接其他设备，否则通信不上。3)如果是双套G60,则2台G60的FIELDGROUND元件必须配置一模一样，否则2台G60同时报错，请查故障代码。3结论该文从理论角度分析了传统乒乓式接地保护和单、双端注入式接地保护的原理和优缺点，并从现场实际应用分析了GE公司G60提供的注入式转子接地保护的注意事项，为同类型机组提供了参考依据。
