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1、转子接地保护目录 页数1引言 511 简述 512 使用及操作模式 513 保护配置图表 62设计和操作原理 721 测量电桥1 引言 11 简述UNS 3020a Var 1/2 型接地保护装置的设计是检测额定电压高至1000V（Var. 1）或3000V（Var. 2）的同步电机励磁回路中接地故障。装置有两个运行阶段。UNS 3020a保护是带有自备电源的独立装置。适用于所有励磁系统，可以装置布置在一个小室内、更适宜布置在励磁开关室内。12 应用及运行模式该装置有两个运行阶段。相应的采集Rt值和时间延时tA在两个不同的时段分别设计。如例，对于较小的接地泄漏可以设定为报警，而对较高泄漏设定为
2、跳闸。UNS 3020a 的Var. 1包括自检功能，自检功能检查所有电路的运行情况，并能就地或远方启动。Var. 1 是设计为用在额定励磁电压上至1000V，而Var. 2 是设计为用在额定励磁电压上至3000V。13 原理图2 设计和运行原理在励磁回路中，为了确定接地泄漏情况，运用了惠斯通电桥原理测量转子线圈和轴地之间的电容（R/C测量桥）在转子线圈和轴地之间的固有电容CR，外接上CK1和CK2耦合电容器，耦合电容器构成了电桥四个桥壁之一（见原理图），正常情况下，CK1和CK2比CR大得多。测量桥是由外部交流电源提供的。器正常运行情况下，当调节至适当平衡后，横跨在桥上的电势为最小。满足下面
3、条件时，电桥处于平衡状态。CX=1/（1/（CK1+CK2）+1/CR）发生接地故障时，横跨在电桥上的电压会，增加的量的数值大小决定是报警（阶段1）还是跳闸（阶段2）。21 测量桥保护的输入电路通过耦合电容器连接在励磁回路的一侧（X1:2端），另一侧直接接在轴地端（X1:1端），没有安装使轴接地的电刷，应该使用电厂接地。输入电路包括两个高值电阻器和一个校准电容器CX，CX是由从C1101到C1104组成的。耦合电容器和转子线圈与轴地之间的固有电容CR同UNS 3020的输入电路构成了R/C测量电桥。测量电桥的电源是由单独的附属交流电源提供或从发电机端部提供。频率是电厂的额定频率。电桥是在非故障
4、状态下矫正好的，即横跨在桥上两端的电压r.m.s.值很小。调试时，设计的初始校准是测量包括所有输电线的转子电路电容。内部补偿电容器可以通过打开焊接的搭接片S1和S2予以隔离。为四个适当的补偿电容器提供的空间。实际现场工作中，本装置配备两个1F的电容器。22 信号和跳闸继电器当发生接地故障时，转子线圈的容量被故障泄漏阻抗所分流，而且电桥的平衡被破坏。横跨在桥上变化的电压被滤波并施加在两个相同的测量回路中。采集数值（泄露阻抗）Rt值和时间延时tA对每个回路可以单独设定（电位计Rf1 ，Rf2，tA1 和tA2）。Rf1 和Rf2的设定范围可以通过R1401和R1402确定阻抗来进行选择（见7.4.
5、2）。采集阶段中，相关的附属继电器被接通并闭合接点。同时，相应前面板上的发光二极管ST1或ST2亮。注意本保护在交流一侧的E/F是相当灵敏的，即在控制器交流E/F侧相当于直流侧出现了一个小于20倍的阻抗。尽管发生这种情况的原因消失，一旦被启动，阶段的采集状态一直保持，直到按下装置前面板上的RESET键，或者通过无电势输入端X3:11接收到一个外部复位信号为止。如果故障仍然存在，则不能复位。一个外部信号施加在无电势输入端X3:10上将阻止保护的运行。阻止状态将是通过前面板上黄色发光二极管BLOCK体现的。阻止状态信号关闭任何存在的报警和调闸信号。阻止状态信号出现后约600毫秒装置将处于停滞状态。
6、除了附属电源出现故障，保护自身出现异常时将不显示在装置外部。因此，必须定期检测以保证装置的高效性。自检功能包括检测从测量输入到报警及跳闸输出的全部内部回路。有两种初始自检方式（仅对Var.1）在测量回路中既没有采集数据又没有接收到阻止信号的情况下，可以通过按下前面板上的TEST键（内部测试）进行测试。发光二极管的ST1和ST2在延时时间tA1 和tA2的最后时刻必须是亮的。输出继电器被断开不会动作。在不施加阻止信号的情况下，在无电势输入端X3:9保护施加一个信号，就可以对保护的运行状况加以测试（外部测试）。如果焊接片处在S1201的位置上时，输出继电器在延时时间tA1 和tA2的最后时刻也必须
7、动作。如果焊接片（译为接点？）02位置上时，外部测试相当于按下TEST键，即此时测量回路中没有进行采集。23 电路的附属电源保护配备了一个通用电源设备。可以选择下面两种方式之一的供电方式：- 现场（还是电厂）交流供电- 现场（还是电厂）交流供电- 用24V直流电源单独供电。保护的自身电源装置设计为额定输入电压为交流110V或220V，频率为50/60HZ、或直流110，125，220及250V。交流和直流都被连接到X3:3/X3:4以及X3:1/X3:2端上，不需要转换器。配置了从一个独立电源到X3:6/X3:7端上连接24V正负误差10%的直流装置。通过移出电子（印刷电路板？电源断路器？程序
8、控制块？）使内部电源装置（2A快速）获得通向熔丝的通路。通过X3:6/X3:7端（2A快速）和备用熔丝的电源熔丝位于电子（印刷电路板？电源断路器？程序控制块？）上。来自经过X3:6/X3:7端的独立电源的直流电源需要取消焊接的搭接片S3（连接接地设备分别到X3:12和X4:1端，而X4:1端又是内部附属电源的参考电位。当保护不工作时搭接片被焊接在适当位置。最大允许输入电压相对于接地是30V。绿色发光二极管UNIT ON发光以及一个变换显示的接点信号表明保护处于运行状态。24 测量电桥电源测量电桥需要一个110V或220V正负误差为30%的交流电源。装置中厂商提供的电桥是从发电机端供电。也就是说
9、，当发电机不运行时，保护不会动作。这一特点的好处是，当装置投入运行后不用施加阻止信号。当装置不运行时，提供的电桥有一个独立的附属交流电源，但当初始励磁时，将施加于阻止信号。在标准小室内，双端三相发电机和三相辅助电压是可用的以便于灵活选择电源、相位和极性。横跨电桥的电压施加于阻抗变压器，其二次负荷是R1101。厂商设定为120，可以根据需要进行改动。根据电厂的额定频率，借助于S103和S104滤波的实际数值必须设定为50HZ或60HZ。厂商设定数值为50HZ。25 框图3 设计及安装31 设计一个保护方案全部端头都适宜连接到0.14mm2到2.5mm2的布郎沙普线规（AWG26-14），不允许将
10、两条线接入一个端头中。外部连接必须设计为相应输入和输出的运行及试验电压。推荐使用下面的量器（布郎沙普线规）：- 除了测量电路，其它全部输入和输出可以使用 1mm2分度（连接在转子线圈、耦合电容和轴接地）。- 测量回路中，应使用2.5 mm2分度的电缆。在保护和耦合电容器之间的电缆，相应的耦合电容器和励磁线圈，其绝缘水平必须5KV（即 NB 483 420p7156）.接地可以使用低压电缆HZN 451 869p402。测量回路电缆应做好标记，以免混淆。励磁线圈的连接必须包括额定值范围6至20mA的熔丝。可以不使用小型电路断路器，因为其感应器不适于本保护。励磁回路中，由变压器和1000V的整流器
11、供电的励磁回路中，建议使用HETT 401 449P2的熔丝座以及两个20A的HETT 401 476P10的熔丝。励磁电压在1至2KV范围时，使用成套保险20 A/2 KV HIER 451 433，励磁电压在2至4KV范围时，使用两倍的20 A/2 KV HIER 451 433成套保险。耦合电容器CK1和CK2应该使用两个2F的HIER 464 563高压电容器。测量电桥需要一个110V30%（X2:15和X2:15端）或220V30%（X2:16和X2:14端）的交流电源。正常时，电源是从发电机端部获得，也就是说，当发电机不运行时，保护不执行操作。这一特点的好处是，当装置投入运行后不用
12、施加阻止信号。当装置不运行时而保护运行时，提供的电桥有一个独立的附属交流电源，如果励磁来自于电池，当初始励磁时，将施加于阻止信号。三相发电机电压和三相辅助电源必须连接到小室的双端，以便需要更换电源或灵活选择相位和极性以达到测量电桥信号的最佳状态。在发电机初始励磁时，停滞转子接地保护的设施一定要提供。3 2 根据收条检查货物 对设备的运输损坏情况一定要仔细检查。任何由于运输不当引起的损坏情况一定要立即书面通报承运人。33 安装及布线 装置的封装符合IP保护级别，即安装在小室内。装置须放在干燥、无尘室内，以及避免暴露在有害气体或有酸性蒸发的环境中。外壳端部必须具备接地条件，而且处于接地状态。耦合电
13、容器CK1及CK2不能与继电器或设备放在同一个房间，但要尽可能与设备和励磁开关靠近一些。整体测量回路必须设计为具备励磁电压下的绝缘水平。34 布线图4 调试说明41 预备工作取下前面板装置安装成上下布局方式（变压器在顶部），适于安装在励磁开关室内。检查所连接的测量电桥电源和励磁回路辅助电源其电压是否正确。设定UNS 3020 的运行频率为正确的系统频率。厂商设定50/60HZ的搭界片是50HZ，因此，当频率为60HZ时必须调整过来。搭接片须仔细焊接在新的位置上。检查布线严格按照布线图检查所有电气接线（端接线和量程）。接地故障保护1:1端应直接与轴接地电刷连接。如果没有轴接地电刷，须利用电厂接地
14、。注意高压！ 当拆下装置的前面板时触及高压部分是危险的。当在非运行状态时，高压仍会存在。对装置的各种操作须由具备相应资质的人进行。42 设备运行状态下的检查设备在运行状态下，应进行下面可能的各处检查。421 阻抗变压器负荷的调整通过一个碳刷使发电机轴接地不能限制由于整流器换相引起的高频电压脉冲，特别是在涡轮发电机中。所使用的轴过滤器（R/C元件）就是用于防止这些电压脉冲，以免损坏轴承。轴过滤器使励磁线圈对地电压具有对称性（见布线图）。然而，它带来了增加测量电桥的电容的副作用，这样，将会降低保护的灵敏度。在配备轴过滤器的系统中，变压器二次负荷R1101的阻抗值须增加1000，以保持同样的灵敏度。422 测量外部容量打开连接片S1和S2。如果轴可以旋转（理想转速为额定转速），而且励磁开关可以关上，用电容测量电桥测量与X1:1和X1:2相连接的外部电路的电容。完成上述测量后，重新焊接S1和S2连接片于适当位置。432 确定补偿电容电容理论值：CX=C1101+C1102+ C1103+C1104 从下式给出：CX=1/（1/（CK1+CK2）+1/CR）其中：CK1， CK2是耦合电容CR是转子线圈与轴接地之间的固有电容为达到尽可能的平衡
