发电机转子接地保护原理综述综述

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1、发电机转子接地保护原理综述发电机转子绝缘损坏时引起的励磁回路接地故障是常见的故障，据统计，1999年全国100MW及以上发电机发生转子接地故障九次，占发电机本体故障的30％，可见转子接地保护对于保护发电机本体遭受更大的损害有非常重要的意义。在研制保护装置之前，首先要了解发电机转子接地保护原理。发电机转子接地保护分为一点接地保护和两点接地保护两种。本文主要分析了各种保护的基本原理，它们的优缺点以及改进。一、转子一点接地保护发电机转子一点接地保护方法主要有电桥法，叠加直流电压法，叠加交流电压法（主要是导纳法），乒乓法

2、。下面分别介绍他们的工作原理及优缺点。（一）电桥法图1－1电桥式一点接地保护原理图(a)正常情况下；（b）经过渡电阻一点接地利用电桥原理构成的一点接地保护，其原理图如图1－1所示。(a),(b)分别是正常情况和一点接地情况下的原理图。集中电阻表示绕组对地绝缘分布电阻。励磁绕组LE的电阻构成构成电桥的两个臂，外接电阻R1和R2构成另外两个臂。正常情况下，调节电阻R1和R2，使流过继电器J的不平衡电流最小，使继电器的动作电流大于这一不平衡电流。当一点经过渡电阻接地后，电桥失去平衡，此时继电器的动作。电流的大小决定于k

3、点的位置以及过渡电阻Rf的大小。当电流大于继电器J的动作电流时，继电器动作。当励磁绕组的正端或负端发生接地故障时，这种保护装置的灵敏度很高，然而，当故障点位于励磁绕组中点附近时，即使是金属性接地，保护装置也不能动作。这是电桥法的根本缺陷。为了消除这一缺陷，在电桥的臂中串接一只非线性电阻。非线性电阻，其中是常数，当电压升高，电流i非线性地增加，电阻下降;反之，则上升。因此，串接这个非线性电阻后，电桥的平衡条件会随着励磁电压的改变而变化。在某一电压下的死区，在另一电压下变为动作区，从而减小了拒动的几率。非线性电阻的存

4、在，同时也打破了正常运行条件下的平衡条件，因而保护装置的动作电流整定值也要稍有提高。为了彻底消除励磁回路一点接地保护的死区，国产JZJ－21性保护装置利用了发电机正常运行时在励磁回路具有小量的交流分量电流，这是由于发电机实际存在的转子偏心和磁路不对称所造成的。由经验可知：励磁绕组中点接地故障时，电桥对角线上的直流电流确实很小，但是仍有一定的交流电流通过，正确地利用这个电流，就可以使励磁回路一点接地保护没有死区。这种装置只需要把图中的普通继电器J改为将对角线上的交流电流先经过整流滤波，而后接入继电器的整流型继电器，

5、这样上述交流分量也作为继电器的动作量，消除了死区。综上所述，普通电桥法在励磁绕组中点故障时有死区，在电桥的一臂串接一只非线性电阻的方法减少了拒动的概率，利用交流分量法可以完全消除死区，但是在不同的接地点发生故障时，灵敏度变换相当大，这一缺点没有得到改善。所以电桥法是需要改进才能投入工程实践的。（二）叠加直流电压一点接地法如图1-2所示将一直流电压U。经一继电器J顺向加到励磁绕组的一端与地之间，构成迭加直流电压式一点接地保护。图1－2叠加直流电压法原理图设励磁电压为，励磁绕组对地绝缘电阻为并集中于励磁绕组的中点。将

6、外加电压在励磁绕组中的压降略去不计，则可作出图1-3(a)所示的正常情况下的等效电路。正常情况下流过继电器的电流为，（1－1）(a)正常情况下（b）负端经过渡电阻接地时（c）正端经过渡电阻接地时图1－3叠加直流法等效电路图继电器J的动作电流整定值要大于10。在励磁绕组上不同点接地时，流过继电器的电流相差很大，因而不同点接地时，灵敏度也有很大差别。图1-3(b)为负端经过渡电阻Rf接地时图1-2的等效电路。由图可得到流过继电器的电流（1－2）考虑到，式化简为如下的形式，（1－3）图1-3(c)为正端经过渡电阻接地时

7、图1-2的等效电路。由图可得到流过继电器的电流，（1－4）同样，考虑到，式(1-4)可化简为如下的形式，（1－5）比较式(1-3)和式(1-5)，可以看到，在励磁绕组负端接地时，灵敏度最低;在励磁绕组正端接地时，灵敏度最高。所以，在实际设计中要使当负端接地时，保护装置的灵敏度要满足要求。叠加直流法一点接地适用于只有一个引出端正极或负极的励磁绕组的接地保护。当发电机励磁机端仅接有一只电刷，由转子绕组的正极或负极引出时，发电机接地保护的原理和转子测量电刷完全不匹配，这时候有两种解决方案方案一：硬件改造，增加转子绕组的

8、正极引线。优点是无需更改保护装置，变更保护原理；不需要从新研制新的软件。缺点是将转子励磁绕组解体，从转子正极引线；必须由发电机制造厂家专业人员完成，改造费用昂贵，达一百万元以上；改造后需要对发电机的本体结构进行全面的预防试验。方案二：软件改造，修改转子接地保护原理。保持一次硬件回路不变，更改保护软件，采用叠加电源转子接地保护原理，测量转子回路对地的电阻，当测量值小于整定值