无刷励磁同步发电机转子一点接地保护的探析
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试论发电机一点、两点接地保护优缺点及常见故障处理措施【关键词】乒乓式转子接地保护;转子一点接地;转子两点接地0 前言发电机在长期运行过程中,由于转子内部受潮、冷却介质泄漏、绝缘老化以及机械振动等诸多方面的原因,容易造成转子对地绝缘水平的降低进而引发转子接地故障。
当转子发生一点接地故障时,虽然不会对发电机本身造成直接的危害,但若再相继发生两点接地,则将严重威胁发电机的安全。
针对发电机转子接地故障,我厂装设的保护为发电机乒乓式转子接地保护(RCS-985发电机 - 变压器组保护),正常运行情况下一点接地保护投入,而两点接地保护退出。
1 发电机转子接地故障的危害。
1.1.1 转子一点接地的危害发电机转子一点接地故障是常见的故障形式之一,发生一点接地故障时励磁绕组与地之间尚未形成电气回路,转子的励磁电压和流过转子的转子电流受到的影响很小,所以并不对发电机造成危害,此时可通过转移负荷,平稳停机后再检查故障。
1.2 转子两点接地的危害1.2.1 破坏发电机气隙磁场的对称性,使气隙磁场发生畸变,气隙磁通失去平衡,引起发电机剧烈振动,使电机损坏、无功出力降低。
汽轮发电机励磁回路两点接地还可引起轴系和汽机磁化,后果严重。
若装有横差保护,还会引起其误动,因此,转子一点接地保护动作后要将横差保护加上一个短的延时,防止误动。
1.2.2 两点接地造成非短路的绕组电流增大,如果流过转子本体的短路电流大 ( 通常以 1500 A 为界限 ),热效应烧损转子的同时还会使转子发生缓慢变形,造成偏心增大,加剧振动。
另外,还可能损坏其他励磁装置,导致失磁故障,危及发电机和系统的安全。
为确保发电机的安全运行,当发电机转子绕组发生一点接地时,应发出信号,运行人员立刻进行处理;若发生两点接地应立即停止发电机的运行。
因此,发电机装设转子一点和两点接地保护是非常必要的。
2 乒乓式转子接地保护的优缺点2.1 乒乓式转子接地保护的优点目前的励磁回路一点接地保护主要有:电桥式、叠加直流电压式、叠加交流电压式和乒乓式等不同原理的保护。
一起发电机转子一点接地故障的原因分析及处理摘要:运行中发电机发生一点接地故障不会对发电机造成危害,但必须及时处理。
结合某电厂1号机组发电机转子一点接地实际案例,从故障表象并结合电气试验、仿真分析,分析转子一点接地报警原因,给出现场检查处理的方法,提出预控措施。
关键词:发电机、转子一点接地前言发电机转子接地分为一点接地和两点接地。
转子接地有瞬时接地、断续接地、永久接地之分,也有内部接地和外部接地,金属性接地和电阻性接地之分。
发电机转子发生一点接地对发电机不会造成危害,若发展为两点接地后,会使一部分绕组短路,由于电阻减小,所以另一部分绕组电流增加,破坏了发电机气隙磁场的对称性,引起发电机剧烈震动,同时无功出力降低;如果电流较大,可能烧坏转子和汽轮机轴系、叶片等部件被磁化;由于转子本体局部通过电流,引起局部发热,使转子缓慢变形而偏心,进一步加剧振动。
下面结合某发电公司1号机组转子接地报警故障为例,对转子接地保护装置的原理、发生报警的原因及故障查找处理方法、预控措施进行分析介绍。
1机组运行概况1号汽轮发电机为WX18Z-054LLT型三相交流同步汽轮发电机,冷却方式为水氢氢,即定子绕组水内冷,定子铁芯及端部结构件氢气表面冷却,转子绕组气隙取气氢内冷冷却方式。
励磁调节器型号为WBF8-5G。
发电机转子接地保护装置为7UM6X型双端注入式发电机转子接地保护装置。
2事件概况某发电公司60MW无刷励磁机组,其励磁机电枢绕组通过二极管整流桥全波整流为发电机提供励磁电流。
励磁机励磁回路处于静止状态,其励磁电源由励磁调节器输出,励磁系统可控硅的交流电源由厂用电提供。
励磁机输出旋转二极管整流桥为三相全波整流,每组5个整流二极管,二极管正负并联阻容吸收回路。
3 事件经过某发电公司1号汽机发电机在带负荷运行后,发电机转子一点接地保护动作于报警,经现场检查,保护装置运行正常,复位后,报警依然存在。
保护装置显示的转子绕组对地泄漏电流为68mA~73mA,远大于机组报警设定值10mA。
发电机转子一点接地保护张维俊目前,广泛应用的微机型转子一点接地保护,主要有两种:一种是在W F B Z-01型、D G T-801系列装置中提供的叠加直流式转子一点接地保护,另一种是乒乓型转子一点接地保护。
尽管种类及构成的原理不同,但对转子一点接地保护的整定,均是要确定以下两个定值:动作接地电阻和动作延时。
1、动作接地电阻的整定发电机励磁回路一点接地,并不影响发电机的正常运行,也不会对发电机构成危害。
但如果发生一点接地后,又发生另一点接地,形成励磁会路两个不同点的接地或部分励磁绕组被短接,将破坏发电机气隙磁场的均匀。
因此,转子一点接地保护的动作接地电阻值,应按发电机转子两点接地后不影响气隙磁场均匀性的条件来整定。
众所周知,各种容量的发电机的转子额定电压通常只有几百伏,考虑到2.2倍的强行励磁倍数,也不超过1000V,而转子的额定励磁电流确较大(由几十安到几百安)。
设转子绕组发生经1千欧姆的电阻一点接地后,又在令一点发生直接接地短路,则通过两个接地点的电流不会超过1A。
因此,对发电机气隙磁场的影响并不大。
由上述可知,若按转子绕组两点接地后对气隙磁场的影响来整定转子一点接地保护的动作接地电阻,该电阻值将很小。
在运行中,若转子绕组回路发生异常,应尽早的发现并进行处理以防故障扩大。
另外,对于双水内冷式发电机,还应尽早发现由于转子绕组漏水形成的转子绕组对地绝缘的降低。
从以上观点考虑,转子一点接地保护的动作接地电阻应比较大。
另外,测量表明,励磁电流中高次谐波分量对保护的阻抗测量精度有较大的影响。
综合上述理由,转子一点接地保护的动作电阻R取5~10千欧姆是适宜的。
2、动作延时动作延时可取6~9S,作用于信号及自动投入转子两点接地保护。
转子一点接地保护和转子两点接地保护的作用及发生的原因和处理转子一点接地保护:作用:用于监视发电机转子励磁回路绝缘(即发生接地或某处绝缘下降时报警)发生的原因:滑环绝缘环,转子槽口绝缘损坏,引线绝缘损坏,转子铜线严重变形和端部严重积灰如何判断:检查励磁回路电压检测开关,通过切换开关测量正,负对地电压,若发现某极对地电压降为0,另一级对地电压升至全电压(正,负极之间的电压值)说明发生接地。
处理:1:检查励磁回路是否有人工作,如由于工作人员引起,纠正。
2: 检查励磁回路,各部位有无明显损伤或脏污,若是脏污引起接地应吹扫。
3:检查接地点是在转子回路(测量保护回路),还是在励磁回路。
4:对有关回路进行详细外观检查,辨明是否由于整流柜直流回路接地引起。
5:若转子接地为一点稳定金属接地,因无法查明故障点,除加强监视机组运行外,在取得领导同意后,将两点接地投入。
6:转子带一点接地运行时,若机组发生欠励磁或失步,一般可以认为转子已发展为两点接地,这时转子两点接地应动作跳闸,否则应人为停机。
两点接地保护是否投入的判断:1:发电机转子的滑环至绕组的引接线与转轴相碰而发生的一点接地,(绕组两端正极或负极接地)时则转子两点接地不须投入。
2:是励磁机的励磁绕组回路不能投入。
3:是励磁电枢回路,而不是正,负极处,可以投入。
转子两点接地保护发生的危害及现象和处理:危害:一部分励磁线圈被短接,与发电机所对应的磁极的磁动势均衡遭到破坏,使转子产生强烈震荡,损坏发电机及其设施,甚至引起火灾。
现象:1:电气停机报警监视中出现转子回路两点接地信号。
2:转子电流剧烈增加。
3:发电机无功负荷降低,功率因数可能进相。
4:发电机发生强烈震动。
处理:1:若投入两点接地保护,保护装置动作,应自动跳闸,此时应按发电机自动跳闸处理方法处理。
2:若未投入两点接地或保护未动作,应立即按紧急停机进行解列发电机转子一点接地,和两点接地都是点什么保护。
具体保护的方式,和动作的条件。
转子一点接地保护和转子两点接地保护的作用及发生的原因和处理转子一点接地保护:作用:用于监视发电机转子励磁回路绝缘(即发生接地或某处绝缘下降时报警)发生的原因:滑环绝缘环,转子槽口绝缘损坏,引线绝缘损坏,转子铜线严重变形和端部严重积灰如何判断:检查励磁回路电压检测开关,通过切换开关测量正,负对地电压,若发现某极对地电压降为0,另一级对地电压升至全电压(正,负极之间的电压值)说明发生接地。
处理:1:检查励磁回路是否有人工作,如由于工作人员引起,纠正。
2:检查励磁回路,各部位有无明显损伤或脏污,若是脏污引起接地应吹扫。
3:检查接地点是在转子回路(测量保护回路),还是在励磁回路。
4:对有关回路进行详细外观检查,辨明是否由于整流柜直流回路接地引起。
5:若转子接地为一点稳定金属接地,因无法查明故障点,除加强监视机组运行外,在取得领导同意后,将两点接地投入。
6:转子带一点接地运行时,若机组发生欠励磁或失步,一般可以认为转子已发展为两点接地,这时转子两点接地应动作跳闸,否则应人为停机。
两点接地保护是否投入的判断:1:发电机转子的滑环至绕组的引接线与转轴相碰而发生的一点接地,(绕组两端正极或负极接地)时则转子两点接地不须投入。
2:是励磁机的励磁绕组回路不能投入。
3:是励磁电枢回路,而不是正,负极处,可以投入。
转子两点接地保护发生的危害及现象和处理:危害:一部分励磁线圈被短接,与发电机所对应的磁极的磁动势均衡遭到破坏,使转子产生强烈震荡,损坏发电机及其设施,甚至引起火灾。
现象:1:电气停机报警监视中出现转子回路两点接地信号。
2:转子电流剧烈增加。
3:发电机无功负荷降低,功率因数可能进相。
4:发电机发生强烈震动。
处理:1:若投入两点接地保护,保护装置动作,应自动跳闸,此时应按发电机自动跳闸处理方法处理。
2:若未投入两点接地或保护未动作,应立即按紧急停机进行解列。
发电机转子一点接地,和两点接地都是点什么保护。
具体保护的方式,和动作的条件。
转子一点接地保护原理
转子一点接地保护是电气系统中常见的一种保护措施,它能有效地防止电机转
子绝缘击穿,保护设备和人身安全。
本文将从转子一点接地保护的原理入手,为大家详细介绍其工作原理及应用。
转子一点接地保护的原理是利用接地装置将电机转子的一点接地,使得在发生
绝缘击穿时,电流能够通过接地装置迅速地排除,从而保护设备和人身安全。
在正常情况下,电机转子是绝缘的,不会与地线接触。
但是在出现绝缘故障时,如果没有合适的保护措施,电流就会通过绝缘故障点流向地线,造成设备损坏甚至人身伤害。
转子一点接地保护的原理可以简单概括为“发现故障、接地保护、排除故障”。
当电机转子发生绝缘故障时,接地装置会立即感知到故障信号,并将转子一点接地,使得故障电流迅速地通过接地线排除,保护设备和人身安全。
这种保护原理能够快速、准确地发现和处理故障,大大提高了电气系统的安全性和可靠性。
在实际应用中,转子一点接地保护通常与其他保护装置相结合,形成完善的保
护系统。
比如,它可以与绝缘监测装置、过流保护装置、接地保护装置等相结合,共同保护电气设备的安全运行。
这种多重保护措施能够有效地提高电气系统的安全性,减少故障损失,保障生产和人身安全。
总之,转子一点接地保护是一种重要的电气系统保护措施,它通过接地装置将
电机转子的一点接地,快速排除绝缘故障电流,保护设备和人身安全。
在实际应用中,它通常与其他保护装置相结合,形成完善的保护系统,提高了电气系统的安全性和可靠性。
希望本文能够对大家对转子一点接地保护的原理有所了解,并在实际工作中加以应用。
发电机转子一点接地原因及处理发电机励磁回路一点接地故障是常见的故障形式之一,励磁回路一点地故障,对发电机并未造成危害,但相继发生第二点接地,即转子两点接地时,由于故障点流过相当大的故障电流而烧伤转子本体,并使磁励绕组电流增加可能因过热而烧伤;由于部分绕组被短接,使气隙磁通失去平衡从而引起振动甚至还可使轴系和汽机磁化,两点接地故障的后果是严重的,故必须装设转子接地保护。
1.转子接地的原因:1) 工作人员在励磁回路上工作,因不慎误碰或其他原因造成转子接地。
2) 转子滑环绝缘损坏、转子槽口绝缘损坏、转子槽绝缘和端部绝缘损坏、转子引线绝缘损坏等引起接地。
3) 长期运行绝缘老化、因杂物或振动使转子部分匝间绝缘垫片位移,将转子通风孔局部堵塞,使转子绕组绝缘局部过热老化引起转子接地。
4) 鼠类等小动物窜入励磁回路,定子进出水之路绝缘引水管破裂漏水,励磁回路脏污等引起转子接地。
2.转子接地的现象:当“转子一点接地”信号发出,应切换励磁回路绝缘监察,检查确认是正极或负极接地。
立即投入发电机转子二点接地保护压板。
转子回路一点接地时,因一点接地形不成电流回路,故障点无电流通过,励磁系统仍保持正常状态,不影响机组的正常运行。
看转子接地信号能否复归,若能复归则为瞬时接地,若不能复归,则用万用表测量转子正负极对地电压,如发现某极对地电压降为零,另一极对地电压升至全电压,说明确实发生了一点接地。
3.转子接地的处理:1) 检查励磁回路是否有人工作,如系工作人员引起,应予纠正。
2) 检查励磁回路各部位有无明显损伤或因脏污接地,若因脏污接地应进行吹扫。
3) 对有关回路进行详细外部检查,必要时轮流停用整流柜,以判明是否由于整流柜直流回路接地引起。
4) 检查区分接地是在励磁回路还是在测量保护回路。
5) 若转子接地为一点稳定金属性接地,且无法查明故障点,除加强监视机组运行外,在取得调度同意后,将转子两点接地保护作用于跳闸,并申请尽快停机处理。
浅析发电机转子接地保护摘要:当前,发电机励磁回路一点接地故障是常见的故障形式之一,励磁回路一点接地故障对发电机并未造成危害,但相继发生第二点接地,即转子两点接地时,由于故障点流过相当大的故障电流而烧伤转子本体,并使励磁绕组电流增加,可能因过热而烧伤。
由于部分绕组被短接,使气隙磁通失去平衡从而引起振动甚至还使轴系和汽机磁化,两点接地故障的后果是严重的,故必须装设转子接地保护。
关键词:发电机;绝缘老化;转子接地;保护措施1.转子接地保护基本工作原理1.1直流电桥原理构成的转子接地保护直流电桥原理构成的转子接地保护。
可调电阻R接于励磁绕组的两端,当发现励磁绕组一点接地后,励磁绕组的直流电阻被分成r1和r2两部分,这时运行人员接通按钮SB,并调节电阻R,以改变r3和r4,使电桥平衡(r1/r2=r3/r4),此时毫伏表mv的指示最小(理论上为零)。
然后断开SB而将连片XB接通,投入励磁绕组两点接地保护。
这时由于电桥平衡,继电器K内因无电流或流有很小的不平衡电流而不动作。
当励磁绕组再有一点(如K2点)接地时,已调整好的电桥平衡关系被破坏,继电器K内将有电流流过,其大小与K2点距K1点的距离有关。
K2与K1间的距离越大,电桥越不平衡,继电器K中的电流越大,只要这个电流大于K的整定电流,它就动作,跳开发电机。
在继电器K的线圈回路中接电感L的目的,是阻止交流电流分量对保护动作的影响。
按电桥原理构成的转子接地保护结构简单,但存在以下缺点:(1)若第二点接地距第一点接地较近,两点接地保护不会动作,即有死区。
(2)若第一点接地发生在转子滑环附近,则不论第二个接地点在何处,保护都不会动作(因无法投保护)。
(3)对于具有直流励磁机的发电机,如第一个接地点发生在励磁机励磁回路时,保护也不能使用。
因为当调节磁场变阻器时,会破坏电桥的平衡,使保护误动作。
(4)本保护装置只能转子一点接地后投入,如果第二点接地发生的很快,保护来不及投入。
发电机转子一点接地保护原理
发电机转子一点接地保护原理是指通过将发电机的转子中的一点与地连接,从而形成一条低阻抗的回路,使得转子上的任何电势发生偏移时,能够迅速将电流通过接地回路释放,减少电流通过机壳等重要部分的可能性,保护设备和人员的安全。
具体原理如下:
1. 在正常工作状态下,发电机转子的电势与地电势相等,并且电阻非常高,几乎没有电流通过。
2. 当转子发生故障或电势偏离时,如出现绝缘击穿或转子上有电势泄漏等情况,会导致电势到达接地点,形成回路。
3. 通过接地回路,电流会尽快通过接地装置释放到地中,减少电流通过机壳等重要部分的可能性。
4. 同时,接地回路的存在也能迅速引导电势泄漏的故障信号,使系统能够及时切断功率,保护设备和人员的安全。
总之,发电机转子一点接地保护原理通过将转子中的一点与地连接,形成回路,使电势偏离能够迅速释放。
这种保护措施可以保护设备和人员的安全,防止电势泄漏对系统造成损害。
发电机转子一点接地保护原理图附案例!一、某厂发电机组及励磁系统概述某厂一台发电机是由东莞电机厂有限责任公司生产的QFSN-660-2型三相同步汽轮发电机,采用水氢氢冷却方式,励磁方式采用静态励磁。
发电机为三相交流隐极式同步发电机,采用整体全封闭、内部氢气循环、定子绕组水内冷、定子铁心及端部结构件氢气表面冷却、转子绕组气隙取气氢内冷的冷却方式。
发电机定、转子绕组均采用F级绝缘。
发电机组于2009年9月正式投产。
二、发电机转子接地保护装置原理简述发电机转子一点接地保护装置为南京南瑞RCS-985RE保护装置,该装置采用注入式转子接地保护原理,在转子绕组的正负两端或其中一端(通常选择负端)与大轴之间注入一个48V电压,通过装置内部电子开关定时切换,实时求解转子对地绝缘电阻值,注入电压由保护装置自产,保护反映发电机转子对大轴绝缘电阻的下降。
转子一点接地保护。
可根据现场转子绕组的引出方式,选择双端注入式或单端注入式转子接地保护原理,在转子绕组的正负两端(或负端)与大轴之间注入一个48V电压,通过装置内部电子开关定时切换,使得外加电源模块输出偏移方波电压,实时求解转子一点接地电阻,保护反应发电机转子对大轴绝缘电阻的下降。
双端注入式和单端注入式转子接地保护的工作电路如图1和图2所示,图中Rx为测量回路电阻,Ry为注入大功率电阻,Us为注入电源模块,Rg为转子绕组对大轴的绝缘电阻。
一点接地设有两段动作值,灵敏段动作于报警,普通段可动作于信号也可动作于跳闸。
图1:双端注入式转子接地保护原理发电机转子一点接地保护原理图附案例!图2:单端注入式转子接地保护原理发电机转子一点接地保护原理图附案例!转子两点接地保护。
若转子一点接地保护动作于报瞥方式,当转子接地电阻Rg小于普通段整定值,转子一点接地保护动作后,经延时自动投人转子两点接地保护,当接地位置α改变达一定值时判为转子两点接地,动作于跳闸。
三、环球电机分析发电机转子一点接地保护报替原因1、故障现象及现场检查情况2013年某日,该机组DCS系统发“发电机转子一点接地’’报警信号,专业人员到设备就地进行检査,转子接地保护装置检测到接地电阻值在0.3K到300K之间波动,装置一点接地报警持续发出。
浅析发电机转子接地的影响及保护措施【摘要】由于发电机长期运行产生的转子绝缘损坏老化以及工作人员在工作中造成的异物掉落等原因,将造成发电机转子产生一点甚至两点接地。
使得发电机的正常运行受到了严重的影响,在分析了产生原因及危害后,阐述了相应的保护措施,避免因转子接地引发的事故。
【关键词】发电机;绝缘老化;转子接地;保护措施0.引言当前,发电机励磁回路一点接地故障是常见的故障形式之一,励磁回路一点接地故障对发电机并未造成危害,但相继发生第二点接地,即转子两点接地时,由于故障点流过相当大的故障电流而烧伤转子本体,并使励磁绕组电流增加,可能因过热而烧伤。
由于部分绕组被短接,使气隙磁通失去平衡从而引起振动甚至还使轴系和汽机磁化,两点接地故障的后果是严重的,故必须装设转子接地保护。
1.发电机发生转子接地的原因工作人员在励磁回路上工作时,因不慎误碰或其他原因造成转子接地;转子滑环,槽及槽口、端部、引线等部位绝缘损坏;长期运行绝缘老化,因杂物或振动使转子部分匝间绝缘垫片位移,将转子通风孔局部堵塞,使转子绕组绝缘局部过热老化引起转子接地;鼠类等小动物窜入励磁回路,定子进出水支路绝缘引水管破裂漏水,励磁回路脏污等引起转子接地。
2.发电机转子接地的危害2.1发电机发生转子一点接地的危害发电机发生转子一点接地的时候,因为对地尚未形成回路,所以其接地点并无接地电流通过,励磁回路仍可维持在正常状态,发电机可继续运行。
但若未能及时处理,一旦再发生另一点接地即形成发电机转子两点接地故障,这便是十分危险的短路故障。
2.2发电机发生转子两点接地的危害a.破坏发电机气隙磁场的对称性,使气隙磁场发生畸变,气隙失去平衡,引起发电机剧烈振动,使发电机损坏、无功出力降低、励磁电压及发电机机端电压降低,而定子电流却可能增大。
汽轮发电机转子两点接地还可能引起轴系和汽机磁化,后果严重。
若装有横差保护,还会引起其误动,因此,转子一点接地保护后要将横差保护加上一个短的延时,防止其误动。
发电机转子接地保护的分析摘要通过对具有不同原理发电机转子一点接地保护的分析和比较,阐述了免滑环转子装置和叠加直流式转子接地保护的工作原理及各自优越性,为电气运行人员进一步熟悉转子接地保护提供指导和建议。
关键词发电机;免滑环接地装置;转子绕组;一点接地;叠加直流式0引言发电机转子接地对发电机安全运行存在很大风险,严重时会导致设备事故。
本文着重分析美国通用电气公司的KRM-100型免滑环转子接地装置与国电南自DGT-801C型叠加直流式转子接地保护工作原理。
1发电机转子接地故障的危害1.1 转子一点接地的危害发电机转子发生一点接地故障时励磁绕组与地之间尚未形成电气回路、转子的励磁电压和流过转子的转子电流受到的影响很小,所以并不对发电机造成危害,此时可通过转移负荷,平稳停机后再检查故障。
1.2 转子两点接地的危害破坏发电机气隙磁场的对称性,使气隙磁场发生畸变,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。
汽轮发电机励磁回路两点接地还可能引起轴系和汽机磁化,后果严重。
两点接地造成非短路的绕组电流增大,如果流过转子本体的短路电流大,热效应烧损转子的同时还会使转子发生缓慢变形,造成偏心,加剧振动;另外,还可能损坏励磁装置,导致失磁故障,危及发电机和系统的安全。
2 KRM-100型免滑环转子接地装置2.1 主要部件美国爱默生—KATO公司生产的KRM-100型转子接地保护装置有接地探测器传送模块、接地探测接收器、感应功率环形天线、数据天线、电源装置组成,具有转子接地装置故障、转子接地故障、旋转二极管故障报警功能。
2.2 装置工作原理发电机转子接地探测接收器经过ANT端子接至由两个平行圆环并接的感应功率环形天线发射100KHZ射频使转动的接地探测器传送模块得到电源。
接地探测器传送模块在转子大轴和转子负极线圈之间加入一个方波电压,从而监测发电机转子接地电阻值,经过处理的数据,经过发射装置以418MHZ无线信号发送至转子接地探测接收器,由于打包后的数据周期较短,每一个传送周期内发送相同的多次数据,转子接地探测接收器再通过数据处理计算出转子线圈对地电阻值,以便给主控室励磁系统发送报警信号。
发电机励磁回路一点接地故障分析中国大唐集团科学技术研究院有限公司华东分公司的研究人员戴申华,在2016年第12期《电气技术》杂志上撰文,研究了发电机励磁回路不同部位一点接地时转子正负对地电位的大小及波形,并给出了通过转子正负对地电位的大小及波形确定接地点的方法。
同时,采用研究得出的方法分析了一起发电机转子接地故障,该发电机发生故障时的转子正负对地电位与文中分析的完全一致。
文章给出的分析方法对于发电机励磁回路一点接地的查找及故障定位具有重要的参考价值。
发电机励磁回路是指励磁系统的功率回路,对于自并励励磁系统,励磁回路包括发电机转子回路和励磁变压器低压侧出线,而对于交流励磁机励磁系统,励磁回路包括发电机转子回路和励磁机电枢绕组出线。
正常运行时励磁回路对地绝缘电阻应大于500kΩ。
励磁回路一点接地是指发电机转子回路、励磁变压器低压侧出线或励磁机电枢绕组出线等部位与地存在金属性或较低阻抗的短路点。
一般情况下,励磁回路一点接地允许机组短期运行,但发生一点接地之后,如果发展成为两点接地,将会对机组转子及大轴造成很大损害[1]。
准确检测励磁回路一点接地是一个较为复杂的课题,检测原理有很多种,如迭加直流式、迭加交流式、乒乓式、惠灵顿电桥原理及转子对地电压直测式等[2]。
目前,国内用的比较多的有迭加交流式、乒乓式以及惠灵顿电桥原理,从运行情况看,都曾出现过误动的问题[3][4],并且发电机励磁回路有一部分是旋转部件,当发生非永久性接地时,故障排查十分困难。
针对发电机转子一点接地保护,目前有较多的研究,大部分关注的是继电保护动作可靠性和灵敏性[5],而对于转子一点接地之后电气特性研究的较少。
特别地,发电机转子回路是励磁回路的一部分,其电气上直接连接,发电机转子一点接地保护动作以后,其故障点不一定是在发电机转子回路,需要深入的研究及排查。
本文主要从励磁回路一点接地之后转子对地电压的变化来分析接地的可能位置,并结合实际案例来阐述故障分析过程。
无刷励磁同步发电机转子一点接地保护的探析
目前针对同步发电机转子一点接地保护方法与技术的研究多针对有刷同步发电机而言,较少涉及到针对无刷励磁同步发电机转子一点接地保护问题的研究。
本文为弥补研究局限,尝试对无刷励磁同步发电机的运行原理进行分析,并从单端注入方波电压一点接地保护、叠加直流电压一点接地保护两个方面着手,就无刷励磁同步发电机转子一点接地保护的关键技术手段与实现方式进行了分析与探讨,仅供参考与关注。
标签:无刷励磁同步发电机;转子;一点接地保护
现代电力工业中对同步发电机的应用规模日益扩大,电力系统生产中同步发电机所扮演作用是非常关键的,其运行质量直接对整个电力供应系统的运行性能产生影响。
但受结构以及安装质量等一系列因素的影响,同步发电机在高速旋转状态下转子承受较大离心力作用,导致转子绕组频频出现绝缘故障,以绕组接地为最常见故障表现形式。
1 无刷励磁同步发电机概述
无刷励磁同步发电机主要构成包括主发电机、旋转整流器、交流励磁机这几个部分。
主发电机为旋转磁级同步发电机,旋转整流器为三相整流桥,交流励磁机则为旋转电枢同步发电机。
无刷励磁同步发电机的基本运行原理是:在原动机面向主发电机提供拖动作用力同時旋转的过程当中,交流励磁机的转子上电枢绕组对发电机剩磁进行切割处理,此过程中基于自励机制形成三相交流电,并在旋转整流器的处理条件下将三相交流电经整流形成直流电,在此基础之上进入主发电机转子绕组内达到励磁目的。
2 单端注入方波电压一点接地保护
下图(如图1)所示为无刷励磁同步发电机单端注入式转子接地保护的基本工作原理示意图。
采用单端注入方波电压的一点接地保护模式在转子负端与大地间增加一个方波电源压,参考转子绕组对地电容大小对注入电源所对应切换频率进行动态调节,以满足转子一点接地电阻实时性求解需求。
该一点接地保护反应无刷励磁同步发电机转子对大轴绝缘电阻的下降。
图1中,定义R为注入大功率电阻,Us为注入方波电源,Rm为测量回路电阻,Rg为转子绕组相对于大轴的绝缘电阻水平,UL为无刷励磁同步发电机励磁直流电压。
假定在α点出现一点接地故障,由于电气量测量是在稳态环境下进行,因此可以忽略接地电容水平对接地电阻的影响,将等效电路视作直流注入。
在无刷励磁同步发电机励磁电压保持恒定的情况下,方波电压正半波周期内,可形成如下关系式(1):
在负半波条件下,方波除注入电压极性发生变化以外,其他情况与正半波周期情况一致,因此可以得到如下关系式(2):
在无刷励磁同步发电机励磁电压处于变化状态的情况下(主要是因强励磁、启停机操作等因素影响),可以参考上式(1)对回路方程进行编写,参考方波电压正半波、负半波周期的影响,可以得到如下式(3)所示关系:
结合上式(3),对于无刷励磁同步发电机而言,在励磁电压发生波动的情况下,已经将励磁电压作用分量引入接地电阻计算公式当中。
实际情况下,注入式保护装置没有的针对励磁电压变化波动进行动态监测的硬件电路配置,因而无法对励磁电压变化情况进行动态反应。
励磁电压已发生变化的情况下,仍然按照传统模式进行计算,则导致计算结果存在一定误差,具体误差可以用如下式(4)所示方式表述:
3 叠加直流电压一点接地保护
单纯叠加直流电压难以对接地电阻进行准确可靠的计算。
为弥补这一问题,可尝试将切换采样与叠加直流电压相结合的方式,对一点接地保护进行改进,基于对叠加直流电压的计算以及开关装置切换形成回路方程,进而使针对接地电阻的计算更为精确。
经改进后的叠加直流电压一点接地保护基本原理如下图(见图3)所示。
结合图3,将大功率电阻定义为R,将采样电阻定义为Rm,将接地点位置定义为α,将接地电阻定义为Rg。
4 结束语
在一点接地故障情况下,发电机仍然可持续投入运行,但若继续发生第二接地点故障,便会导致接地短路,影响同步发电机乃至整个电力系统的安全运行。
从这一角度上来说,必须通过配置转子一点接地保护装置的方式,可靠保护同步发电机运行性能,预防第二接地故障点的发生。
本文上述分析中尝试就无刷励磁同步发电机转子一点接地保护的关键技术手段与实现方式进行了分析与探讨,仅供参考与关注。
参考文献:
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[2]张国稳,钱仕英,祁光胜.发电机转子绕组一点接地故障的快速检查及处理[J].电网与清洁能源,2012,28(8):51-53.
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