乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護誤發(fā)信分析及處理

李 波，陳 強，曹 鋼，張 偉

(雅礱江流域水電開發(fā)有限公司，四川 成都 610051)

乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護誤發(fā)信分析及處理

李 波，陳 強，曹 鋼，張 偉

(雅礱江流域水電開發(fā)有限公司，四川 成都 610051)

介紹了乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護原理，分析其誤發(fā)信的可能原因，通過排除法找出大軸接地碳刷接地缺失、大軸接地碳刷刷握與大軸之間距離過大、乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護采樣電阻損壞等問題，采取了針對性的處理措施，并提出日常維護重點及運行方式建議。

轉(zhuǎn)子接地保護；誤發(fā)信；接地碳刷；采樣電阻

0 引言

目前，國內(nèi)大中型水電站廣泛采用了注入式轉(zhuǎn)子接地保護和乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護。由于這2種保護的原理不同且不允許2套裝置同時運行，乒乓式轉(zhuǎn)子接地只能保護加勵磁運行狀態(tài)，注入式轉(zhuǎn)子接地可保護任何運行狀態(tài)，因此大多數(shù)電廠為了避免開停機的頻繁切換，運行時一般投入注入式轉(zhuǎn)子接地保護裝置，而使乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護裝置處于備用狀態(tài)。此時，若注入式轉(zhuǎn)子接地出現(xiàn)故障，乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護裝置的可靠性將是未知狀態(tài)。以下通過對乒乓式轉(zhuǎn)子接地誤發(fā)信的原因分析、故障查找及處理，提出轉(zhuǎn)子接地保護在設(shè)計、安裝調(diào)試、運行維護期間需要重點關(guān)注的問題。

1 乒乓式轉(zhuǎn)子一點接地保護裝置簡介

1.1 裝置原理

設(shè)在轉(zhuǎn)子繞組的K點處發(fā)生經(jīng)對地電阻Rg的一點接地故障。K點到轉(zhuǎn)子正電壓端的繞組匝數(shù)占轉(zhuǎn)子總繞組匝數(shù)的百分比，即短路點位置為α；S1和S2為2個電子開關(guān)，由時鐘脈沖控制其輪流導(dǎo)通(約1次/s)。轉(zhuǎn)子繞組上的電壓U和S1，S2兩端的電壓U1，U2為保護裝置的測量值。由于短路點位置α和對地絕緣電阻Rg是2個未知數(shù)，2種狀態(tài)下列出2個方程進行聯(lián)列求解,可得出轉(zhuǎn)子接地位置α以及轉(zhuǎn)子接地電阻Rg。當(dāng)滿足Rg小于Rzd(接地保護定值)時，保護裝置發(fā)信。其原理如圖1所示，原理表達式見式(1)，(2)。

1.2 裝置性能

保護范圍包括轉(zhuǎn)子繞組及其與勵磁裝置可控硅之間的電纜、轉(zhuǎn)子繞組至保護之間的電纜、碳刷、集電環(huán)等勵磁回路。

當(dāng)發(fā)生轉(zhuǎn)子回路一點接地故障時，發(fā)電機轉(zhuǎn)子回路正對地電壓和負(fù)對地電壓不平衡。當(dāng)接地電阻降低至整定值時，轉(zhuǎn)子接地保護告警，裝置顯示轉(zhuǎn)子接地電阻Rg以及接地位置α。

圖1 乒乓式轉(zhuǎn)子一點接地保護原理

2 乒乓式轉(zhuǎn)子接地誤發(fā)信現(xiàn)象

某水電站6臺機組，單機容量均為600?MW，總裝機容量3?600?MW。轉(zhuǎn)子接地保護裝置為國電南瑞科技股份有限公司的RCS-985RS/RE型產(chǎn)品，配置有注入式轉(zhuǎn)子接地和乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護裝置，均投一點接地信號。

4號機轉(zhuǎn)子接地保護運行方式為乒乓式轉(zhuǎn)子接地，2013-12-05T08:09監(jiān)控上報“4號機故障錄波啟動告警”、“4號機組發(fā)電機乒乓式轉(zhuǎn)子一點接地動作”、“4號機組發(fā)電機乒乓式轉(zhuǎn)子一點接地保護裝置報警”，并瞬間復(fù)歸?，F(xiàn)場檢查4號機組乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護裝置接地電阻無規(guī)律波動，乒乓式保護裝置勵磁電壓顯示異常。實際測量勵磁電壓正常，大軸對地電壓24?V，將其運行方式把手分別切至轉(zhuǎn)子絕緣監(jiān)測和注入式轉(zhuǎn)子接地保護，裝置均運行正常，無異常告警。

3 誤發(fā)信原因查找及分析

3.1 誤發(fā)信的可能原因

通過對保護原理的分析可知，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子接地報警的可能原因有：發(fā)電機勵磁回路發(fā)生瞬間接地、勵磁電壓異常、測量回路異常、一點接地保護裝置異常、大軸接地回路(大軸接地碳刷及所連接的電纜)異常、轉(zhuǎn)子接地保護二次回路絕緣降低等。

3.2 排查分析

(1)?通過對故障錄波數(shù)據(jù)的分析，未發(fā)現(xiàn)勵磁變低壓側(cè)接地現(xiàn)象。由于在轉(zhuǎn)子接地電阻波動時，測量勵磁電壓正對地、負(fù)對地均正常；將運行方式切換至注入式轉(zhuǎn)子接地，裝置運行正常、無波動現(xiàn)象。因此，可排除勵磁回路發(fā)生瞬間接地、勵磁電壓異常的可能。

(2)?由于大軸對地電壓的存在，所以懷疑接地碳刷接地不良。停機后對轉(zhuǎn)子大軸接地內(nèi)外回路檢查時發(fā)現(xiàn)接地碳刷磨損嚴(yán)重，積累大量碳粉；進一步檢查發(fā)現(xiàn)接地碳刷沒有接地點。

當(dāng)機組靜止?fàn)顟B(tài)時，推力頭和鏡板間未形成油膜，大軸通過軸瓦與油箱形成接地，所以此時測量大軸對地電阻很??；當(dāng)啟機后，推力頭和鏡板之間形成油膜，此時轉(zhuǎn)輪與水流介質(zhì)形成接地，接地電阻很大。由此可見，大軸未直接接地問題較為隱蔽，若不將接地碳刷和大軸分離后仔細(xì)測量對地電阻，則不易發(fā)現(xiàn)。

(3)?由于不能排除乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護裝置異常、測量回路存在問題等原因，因此對其回路及裝置采樣進行檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)采樣電阻R損壞。

3.3 原因分析

(1)?大軸接地碳刷刷握與大軸之間距離過大，碳刷松動造成磨損過大，有較多碳粉堆積，與大軸接觸不良，造成轉(zhuǎn)子接地保護裝置計算存在誤差。

(2)?大軸接地碳刷未接地，存在軸電壓，產(chǎn)生泄漏電流，影響采樣，造成保護裝置計算誤差。

(3)?乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護裝置采樣電阻損壞。根據(jù)式(1)可以看出由于電阻損壞，U1，U2變化，將影響保護裝置采樣和計算。

4 處理及效果

(1)?調(diào)整刷握與大軸距離。將大軸接地碳刷刷握與大軸之間的距離調(diào)整至13?mm，并固定牢靠。

(2)?加裝接地線。大軸接地碳刷安裝在水車室內(nèi)下導(dǎo)油箱下面的支撐柱上，在水車室內(nèi)墻壁上就近敷設(shè)一根接地銅排，從接地碳刷引出一根接地線至接地銅排，接入接地網(wǎng)，使大軸可靠接地。

(3)?更換電阻R。更換乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護裝置中已損壞的采樣電阻R。

通過以上3項改進措施，大軸接地碳刷磨損減小，大軸接地良好，軸電壓消失，乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護裝置運行穩(wěn)定，再也沒有出現(xiàn)誤發(fā)信情況。

5 結(jié)束語

此次乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護誤發(fā)信原因，既包括大軸接地碳刷接地點的漏設(shè)計問題、大軸接地碳刷刷握與大軸之間距離過大的安裝問題、保護采樣電阻質(zhì)量不可靠的設(shè)備問題，也包括日常維護質(zhì)量方面的問題，因而必須從以下幾方面加以改進。

(1)?完善檢修項目。通過乒乓式保護裝置的采樣、接地試驗，端子緊固，全面檢查回路的完整性和裝置的可靠性，并新增大軸接地電阻測量、乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護采樣電阻值測量、大軸接地碳刷磨損情況統(tǒng)計等工作項目。

(2)?調(diào)整運行方式。由于轉(zhuǎn)子接地保護原理的限制，對同時配置注入式轉(zhuǎn)子接地保護、乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護的機組，正常運行時只能投入1套，因此應(yīng)定期輪換，保證設(shè)備的可靠運行。

(3)?把好設(shè)備設(shè)計、安裝驗收關(guān)。大軸接地碳刷無接地事故警示電廠技術(shù)人員，必須在機組設(shè)計、安裝及驗收各個階段，把好質(zhì)量關(guān)，防止新設(shè)備“帶病”投產(chǎn)的情況發(fā)生。

1?陳??俊，王??光，嚴(yán)??偉，等．關(guān)于發(fā)電機轉(zhuǎn)子接地保護的幾個問題的探討[J]．電力系統(tǒng)自動化，2008(1)．

2?李義民．135?MW和330?MW空冷發(fā)電機轉(zhuǎn)子接地故障的檢查及處理[J]．電力安全技術(shù)，2013(3)．

陳??強(1985-)，男，助理工程師，主要從事發(fā)電廠繼電保護工作。

曹??鋼(1985-)，男，助理工程師，主要從事發(fā)電廠繼電保護工作。

張??偉(1986-)，男，助理工程師，主要從事發(fā)電廠繼電保護工作。

2014-12-22；

2015-02-29。

李??波(1986-)，男，助理工程師，主要從事發(fā)電廠繼電保護工作，email：116201306@qq.com。