1、1浅谈锦屏二级水电站转子接地保护摘要：转子接地保护是锦屏二级水电站的继电保护的重要构成，对机组的安全稳定性起着非常重要的作用，本文从转子接地的危害，保护的原理、特点、优缺点，运行的注意事项等方面对转子接地保护进行浅析。 关键词：乒乓式转子接地保护；注入式转子接地保护；WL2CA 型发电机转子绝缘在线监测和接地定位装置 Abstract：Rotor grounding protection is the important part of relay protection in Jinping Erji hydroelectric power station , it plays a very
2、important role in the safety stability of generator unit, this article Simply analyze the grounding protection from the aspect of the harm of rotor grounding , the principle,characteristics , merits and faults, the matters needing attention in operation and so on. Keywords: Ping-pong type rotor prot
3、ection; Injection rotor protection; WL2CA generator rotor insulation on-line monitoring and locating device 中图分类号：U264.7+4 文献标识码： A 文章编号： 一、介绍发电机转子接地的危害 2发电机在长期运行的过程中，由于转子内部受潮、绝缘老化以及机械振动等原因，容易造成转子对地绝缘水平降低进而引起转子接地故障。发生转子一点接地故障时，励磁绕组之间不会形成回路，其电压和电流受到的影响很小，并不会对发电机造成发电机危害，但若继而发生两点接地时，会造成发电机气隙磁场不对称，使气隙磁场
4、发生畸变，气隙磁通失去平衡，引起发电机剧烈振动，使发电机损坏、无功出力降低；两点接地还会造成在短路范围之外的绕组电流增大，热效应会使转子发生缓慢变形，造成偏心，加剧振动，严重时可能烧损转子1。 二、乒乓式转子接地保护 2.1 原理 当励磁绕组正常运行时，原理图如下： 图 1：转子未接地时原理图 S1、S2 是两个电子开关，由时钟脉冲控制：S1 闭合时 S2 打开，S2闭合时 S1 打开。 图中 U 为发电机励磁电压，电阻 R 为高阻，R1 为低阻，当励磁绕组A 点接地 接地电阻为 Rg1，励磁绕组的电势等效为 aU 和（1-a）U，则有：当S1 闭合，S2 断开时， R1 上的电压分别为 U1
5、，励磁电压为 U；当 S2 闭合，S1 断开时， R1 上的电压分别为 U1， 励磁电压为 U，则由网孔方程可得： 3当 S1 闭合，S2 断开时： aU=（R+R1+Rg1）I1-（R1+Rg1）I2 （1） (1-a)U=（2R+R1+Rg1）I2-（R1+Rg1）I1（2） U1=R1（I1-I2） （3） 当 S2 导通，S1 关断时： aU=（2R+R1+ Rg1）I1-（R1+Rg1）I2 （4） (1-a)U=（R+R1+Rg1）I2-（R1+Rg1）I1 （5） U1=R1(I1-I2) （6） 联合以上方程可解得： Rg1U*R1/(3U) -R1-2R/3（7） a=1/3
6、+U1/(3U) （8） U=U1-U*U1/U（9） 保护实时检测 U 和 R1 上电压，通过上述计算便可确定发生励磁绕组一点接地故障时，接地电阻 Rg1 和故障的位置2。 2.2 特点 乒乓式转子接地保护能准确测出接地位置和过渡电阻大小，其灵敏度不随接地位置的变化而变化，但需要参照励电压，在机组停机时不能检测转子是否接地。 三、注入式转子接地保护 3.1 原理 根据现场转子绕组的引出方式，采用双端注入式，即在转子绕组的正负两端与大轴之间注入一个方波电压，实时求解转子接地电阻，保护4反应转子绝缘电阻的下降3。 Rx 为测量回路电阻，Ry 为注入大功率电阻，Us 为注入电源，Rg 为转子对大轴
7、的绝缘电阻。在 Rx 两端并接电压表，通过 URx/Rx 可算出流过电阻 Rx 的电流。当发生转子接地时，此时励磁电压为 U，假设接地点与负极的电压为 aU，接地点与正极的电压为(1a)U。 当方波电源切换后电压为 Us 时，假设正负极注入回路电流分别为I11、I21，此时流过 Rx 的电流为 I32，测得 Rx 的电压为 URx1。则有下列方程： (1a)U+ I11Ry+Us+ I31(Rg+Rx)=0 (1) aU + I21 Ry+ Us+ I31(Rg+Rx)=0(2) I11+ I21I31=0 (3) I31=URx1/ Rx (4) 当方波电源切换后电压源为 0V 时，假设正负
8、极注入回路电流分别为I21、I22，此时流过 Rx 的电流为 I32，此时测得 Rx 的电压为 URx2。则有下列方程： (1a)U+ I11Ry + I31(Rg+Rx)=0 (5) aU + I21 Ry+I31(Rg+Rx)=0(6) I11+ I21I31=0 (7) I32=URx2/ Rx (8) 由以上八式可算得： Rg= Us Rx/(URx2 URx1) 5a=0.5+2 Us URx2/U(URx2 URx1) 保护实时检测励磁电压 U， Rx 上电压，但上述计算没有考虑到切换后励磁电压的变化，接地位置的计算结果与实际稍微有偏差，但接地电阻的计算与励磁电压无关，故不影响保护
9、装置动作的准确性。 3.2 特点 注入式转子接地保护中转子接地电阻的计算与接地位置无关，保护没有死区，转子接地电阻的计算与转子电压的大小无关；不受转子绕组对地电容的影响；在未加励磁电压时，也能监视转子的绝缘情况，但不能确定转子的接地位置。 四、WL2CA 型发电机转子绝缘在线监测和接地定位装置 本装置既能对发电机转子绝缘进行动态监测及接地定位，又能实现转子一点接地保护所有功能，对于我厂的机组，装置选择为独立运行方式。 接线方式如下图： 图 4：新机组独立运行方式接线图 机组正常运行时，不需要外加电压，当机组停机时，励磁电压为0V，装置自动在负极对大轴外加 24V，作为停机时的绝缘测量和接地保护
10、4。 装置通过内部计算用百分数表示绝缘下降或接地点位置，在装置面板上可以看到绝缘变化曲线。0%为负极接地，100%为+极接地。当绝缘地6阻整定时，它表示接地点的位置，当绝缘电阻整定值时，它表示绝缘分布，表示某点绝缘降低。 五、转子接地保护装置运行及注意事项 我厂为无人值班方式，为满足无人值班要求，转子一点接地保护投跳闸。由于注入式转子接地保护投入运行时，会对回路参数产生变化和影响，故在正常时投入注入式定子接地保护，乒乓式转子接地保护作为备用投入。当发生转子接地保护动作后，投入 WL2CA 型发电机转子绝缘在线监测和接地定位装置对转子接地位置进行定位和检测，同时也可作为第二备用。 在运行时，接地
11、保护装置一主二备，在切换保护装置时需保证安全性和可靠性，必须在设计时考虑好回路。 转子接地保护装置电源均取自直流电源，在厂内直流系统电压控制时，应注意接地保护装置的输入电压不宜过高或是过低，导致装置误动或是拒动。 六、结语 随着我国经济的发展，电力事业也不断发展，电力系统的大容量的机组已成为今后发展的趋势。转子接地保护的稳定性和可靠性对机组的安全运行起着至关重要的作用，随着锦屏二级水电站新机组的陆续并网发电，接地保护装置的可靠性、正确性和稳定性也将经受考验。 参考文献： 1 张保会，尹项根电力系统继电保护M北京：中国电力出版社，2005 72南京南瑞继保电气有限公司 RCS-985 系列大型水轮发电机变压器成套保护装置技术使用说明书 3南京南瑞继保电气有限公司 RCS-985RE 发电机转子接地保护装置技术和使用说明书 4WL2CA 型发电机转子绝缘在线监测和接地定位装置使用说明书
