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发电机转子接地保护动作情况及故障分析摘要：本文介绍了某火力发电厂发电机转子一点接地故障的现象及处理过程。
通过对转子接地保护原理及保护动作行为的分析，并结合故障录波波形图，对接地点进行了定位。
同时根据发电机转子检查情况及发现的问题,指出了该故障的可能原因，提出了预防此类故障的措施,以实现状态检修。
关键词：发电机；转子绕组；转子一点接地；转子两点接地；0 引言转子接地故障是发电机较常见的故障之一。
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，则会出现故障点电流过大而烧伤转子本体、励磁绕组被短接而使气隙磁通失去平衡引起振动以及轴系转子磁化等灾难性后果,严重威胁发电机的安全[1]。
发电机是发电厂的主要设备之一，故障后修复困难，延长停机时间，特别是大容量发电机组不正常停机，间接造成的经济损失巨大，配置转子接地保护是非常必要的。
为了大型发电机组的安全运行，无论水轮发电机或汽轮发电机，在励磁回路一点接地保护动作发出信号后，应立即转移负荷，实现平稳停机检修[2]。
1 某厂发电机组及转子接地保护配置概述某厂发电机为东方电机股份有限公司生产的QFSN-600-2-22D型三相同步汽轮发电机，采用水氢氢冷却方式，励磁方式采用自并励励磁。
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、转子绕组气隙取氢气内冷的冷却方式。
发电机定、转子绕组均采用F级绝缘。
发电机组于2008年6月正式投产。
发电机转子接地保护装置为南京南瑞继保电气有限公司PCS-985RS保护装置，该装置采用乒乓式转子接地保护原理，利用微机的计算功能，该保护装置能测定接地故障点位置和过渡电阻大小[3]。
发电机正常运行情况下一点接地保护投入，而两点接地保护退出。
转子一点接地现象、原因及处理现象：转子一点接地报警,光字牌亮,表计无异常转子绝缘监视电压表正、负对地指示值明显升高,转子正、负极对地电压之和接近或等于转子电压原因：1检修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；2转子滑环,槽及槽口、端部、引线等部位绝缘损坏；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鼠类等小动物或杂物窜入励磁回路；5定子进出水支路绝缘引水管破裂漏水；6励磁回路脏污等引起转子接地;处理：1查何报警,复归音响2切换转子绝缘装置,测量转子正负对地电压,判断转子接地靠近哪一侧,判断接地性质,是否;3检查励磁回路是否有人工作,如系工作人员引起,应予以纠正;4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;5对有关回路进行详细外观检查,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;励磁回路检查6检查励磁回路各表计,保护装置有否接地;测量保护回路检查7检查转子线圈是否漏水;8若备励磁具备运行条件,可倒备励运行;9将自动励磁改为手动励磁运行,退出强励压板;10寻找转子一点接地过程中,如发现机组有欠励或失磁情况下,一般可认为转子已由一点接地发展成两点接地或伴随着发电机漏水,则发电机应立即停机;11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,将转子两点接地作用于跳闸,并申请尽快停机处理;12当转子绝缘处理恢复后,一点接地信号复归,立即退出转子两点接地保护,改投转子一点接地保护;转子回路一点接地时,因一点接地不形成电流回路,故障点无电流通过,励磁系统仍保持正常状态,故不影响机组的正常运行;此时,应检查“转子一点接地”光字牌信号是否能够复归;若能复归,则为瞬时接地；若不能复归,应检查转子一点接地保护是否正常,若正常,则可利用转子电压表通过切换开关测量正、负极对地电压,鉴定是否发生了接地;若发现某极对地电压降到零,另一极对地电压升至全电压正、负极之间的电压值,说明确实发生了一点接地;发电机励磁回路两点接地时的现象：励磁电流不正常,励磁电压降低或接近于零,无功指示降低,功率因数提高甚至进相,“转子一点接地”光字牌亮,警铃响,机组发生强烈振动,严重时,可能发生发电机失步或失磁保护动作跳闸,两点接地保护投入时,发变组跳闸;1、发电机励磁回路两点接地时的处理,根据现象判断是发电机两点接地故障,保护未动作跳闸,应立即解列发电机;2、当转子绝缘处理恢复后,一点接地信号复归,立即退出转子两点接地保护,改投转子一点接地保护;。
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。
水轮发电机转子一点接地原因分析及处理发电机转子一点接地故障是发电机常见的故障。
作者对哈拉军水电站一台机组做预防性试验时，测得发电机转子绝缘电阻接近于零，判断发电机转子绕组有接地现象。
经过检查发现了接地点并进行了修复。
本文通过对这一故障的处理，分析了发电机转子绕组一点接地的原因、预防和处理方法。
标签：转子绕组；接地故障；故障检查前言哈拉军水电站位于新疆伊犁特克斯县库克苏河上，该电站2015年1月并网发电，总装机容量28MW，安装3台轴流水轮发电机，额定电压10500V，采用静止可控硅励磁方式，转子接地故障的发电机型号为SF7000—16/3300。
作者在对这台机组做预防性试验时，测得转子磁极和磁极母排的绝缘电阻为0.1MΩ，判断磁极或磁极母排存在一点或多点接地。
经过专业技术人员认真分析原因、检查和处理，最终发现转子接地的原因，原因是和磁极连接的母排的绝缘层击穿，导致转子一点接地。
下面以这台机组转子接地故障为例，对故障发生的经过和分析检查处理过程进行详细的介绍，并对此类故障进行了分析，提出了预防措施。
1、故障经过发电机机组在C级检修时，专业人员在测量发电机转子绝缘电阻时发现测得转子磁极和磁极母排对地的绝缘电阻为0.1MΩ。
《电力设备预防性试验规程》（DL/T 596—1996）规定，转子绕组对地绝缘电阻不小于0.5 MΩ。
因此，该机组转子绕组的绝缘电阻不符合《电力设备预防性试验规程》（DL/T 596—1996）的要求，试验不合格。
专业人员对机组继电保护装置进行了检查，发现继电保护装置报警信息中没有“转子一点接地”故障。
2、检查及处理为了确定磁极是否接地，将磁极和母排断开，分别测量磁极和母排对地的绝缘电阻，发现磁极对地的绝缘电阻为1GΩ，负极的母排对地绝缘电阻为0.1MΩ，排除了转子磁极接地的可能。
进一步检查发现在转子端面上的负极母排有一处绝缘层被击穿，导致对地的绝缘降低。
专业人员拆除了击穿的绝缘层并对母排重新进行了绝缘包扎，重新测得母排绝缘合格。
发电机转子一点接地故障原因分析和处理摘要：发电机的安全运行对保证电力系统的正常工作和电能质量起着决定性的作用，也是国家电网实现电力系统及其自动化的基础，同时发电机本身也是一个十分贵重的电器元件，包含很多自动化元器件。
因此，应该对于各种不同的故障和不正常运行状态，装设性能完善的继电保护装置。
发电机的内部故障主要是定子和转子绕组绝缘损坏引起的，所以配置可靠的转子接地保护就显得非常重要，本文详细地分析了在现场工作中遇到的转子一点接地保护装置动作后对问题的分析查找以及处理的过程。
关键词：转子接地保护；磁极连接线；绝缘一转子接地保护概况湘投铜湾水利水电有限责任公司（以下简称铜电公司）装有4×45MW灯泡贯流式发电机组，水轮发电机设备由天津阿尔斯通水电设备生产有限责任公司生产，其中励磁系统，采用的广州电器科学研究院附属广州擎天电气控制实业有限公司生产的EXC9000励磁系统，励磁电源取自发电机端部，用励磁变压器供给整流装置，整流装置输出的直流电供给发电机转子绕组。
发电机正常运行时，输出容量47.37MVA，Pf=0.95，端电压10.5KV，励磁电压365V，励磁电流1142A；发电机空载时，励磁电压170V，励磁电流747A。
发电机保护装置类型：WFB-811。
转子接地保护装置保护原理：在一点接地故障后，保护装置继续测量接地电阻和接地位置，并发出转子一点接地故障报警信号，不作用于机组停机，此后若再发生新的接地点，采用乒乓式开关切换原理，通过求解两个不同的接地回路方程，实时计算转子接地电阻值和接地位置，在单元管理机可实时显示转子接地电阻值和位置，并同时发信号至计算机控制系统，由计算机控制系统发出紧急停机信号作用停机。
二故障情况2012年7月3日凌晨，铜电公司2#机组突然发生紧急停机甩负荷事件，事后调出计算机监控记录，确定原因为轴电流过大引起（0.5A报警，超过1.5A，延时30s停机），然后对2#机进行检查，情况是：转子绝缘为零；接地碳刷接触不是太好；励磁系统检查无故障。
一起发电机转子接地保护报警原因探讨发表时间：2020-12-15T15:02:49.837Z 来源：《电力设备》2020年第29期作者：吴桂林陈敬灿林新春朱华[导读] 我公司7号机组额定容量40MW，采用发电机出线10.5kV直接接入当地电网，转子接地保护装置为RCS985RS型，励磁调节器为武汉洪山电工D-900型。
（湖北三宁化工股份有限公司湖北宜昌 443206）1故障情况我公司7号机组额定容量40MW，采用发电机出线10.5kV直接接入当地电网，转子接地保护装置为RCS985RS型，励磁调节器为武汉洪山电工D-900型。
2018年4月10日18：00，正在并网运行的7号机组转子接地保护报一点接地信号动作。
2原因分析及处理根据RCS-985RS型转子接地保护装置原理分析，转子一点接地保护反应发电机转子对大轴绝缘电阻的下降，其转子接地保护采用切换采样原理（乒乓式），图1为转子接地电阻测量图，工作电路如下：发电机转子图1 转子接地电阻测量图切换图中 S1、S2 电子开关，得到相应的回路方程，通过求解方程，可以得到转子接地电阻 Rg，接地位置α。
转子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。
转子两点接地保护，若转子一点接地保护动作于报警方式，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，经延时手动投入转子两点接地保护，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。
图2为转子一点接地保护出口逻辑框图，图3为两点接地保护出口逻辑框图：图2 转子一点接地保护逻辑框图图3 转子两点接地保护逻辑框图该发电机组保护整定的原则是根据汽轮发电机通用技术条件规定：对于空冷及氢冷的汽轮发电机，励磁绕组的冷态绝缘电阻不小于1MΩ，直接水冷却的励磁绕组，其冷态绝缘电阻不小于 2kΩ。
水轮发电机通用技术条件规定：绕组的绝缘电阻在任何情况下多不低于0.5MΩ。
（1）转子一点接地保护灵敏段一般整定：20-80 kΩ，动作于信号。
一起发电机转子接地保护报警分析及处理
发表时间：2019-09-17T11:05:44.670Z 来源：《电力设备》2019年第7期作者：尹宇鹏[导读] 摘要：本论文介绍了某电厂RCS-985RE转子接地保护装置的原理，分析了一起某电厂发电机转子接地保护运行中误报警事件的原因，提出了解决该保护装置误报警事件的处理方案。
(福建大唐国际宁德发电有限责任公司福建 355006) 摘要：本论文介绍了某电厂RCS-985RE转子接地保护装置的原理，分析了一起某电厂发电机转子接地保护运行中误报警事件的原因，提出了解决该保护装置误报警事件的处理方案。
关键词：发电机；RCS-985RE保护；转子接地。
0 引言
发电机正常运行时，励磁回路对地之间有一定的绝缘阻抗，其阻抗的大小与发电机转子的冷却方式和结构等因素有关。
但由于发电机转子在运输或保存、运行过程中，都有可能使发电机转子回路绝缘电阻严重下降。
当励磁回路绝缘损坏时，就可能引起接地故障，常见的是一点接地故障。
虽然励磁回路一点接地对发电机不会构成严重的危害，但一点接地后励磁回路对地电压将有所升高，有可能再发生励磁回路两点接地故障。
发电机转子两点接地后，转子绕组的一部分被短路，转子绕组另一部分的电流将增加，可能造成转子因为过热而烧伤，有时还造成转子和汽轮机叶片等部件被磁化。
同时破坏了发电机气隙磁场的对称性，引起发电机的剧烈振动，发电机无功出力降低。
因此，励磁回路两点接地故障的后果是非常严重的。
某电厂#2机为自并励励磁系统，电机是东方电机股份有限公司QFSN-660-2-22，转子接地保护装置型号为南瑞继保的RCS-985RE。
本文介绍了某电厂转子接地保护装置RCS-985RE的原理，通过试验和分析，在运行中保护装置误报警的原因、处理过程和解决方法。
1 保护装置RCS-985RE转子接地保护原理说明
南瑞RCS-985RE转子接地保护可采用双端或单端注入转子接地保护原理，双端注入转子接地保护是在转子绕组的正负两端与大轴之间注入一个方波电压，通过装置内部开关定时切换，使得外加输出一个偏移的方波电压，实时求解转子接地电阻，反应发电机转子对大轴绝缘电阻的下降。
双端注入式转子接地保护的工作电路如图（1），图中Ry为测量回路电阻4.7KΩ，Rx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。
直流电压Us经耦合电阻Ry加在发电机转子绕组两端，测量电阻Rx产生测量电压Ux=iRx，Ux送至测量元件。
由于Us加于励磁绕组的正、负两端，发电机绕组磁势互相抵消，所以电感可以忽略不计，则得到图（2）所示的等效电路图。
（Rg为转子对地电阻，Cg为转子对地电容）
图1 图2设方波的电压的幅值为U，周期为τ。
当时间t=0时，方波的正半波前沿加到电路的输入端，在暂态过程中，根据回路电压定律，可得到如下方程：
t=0时，电源电压由0跃变到电压U，因为电容Cg电压不能突变，=0，所以转子对地电阻Rg相当于被短路，此时可得到t=0时电阻Rx上的电流为：
这里得到的是电流的前沿值。
电流包括有直流分量和按指数规律以时间常数T衰减的自由分量两个部分。
由于自由分量的存在，是随时间t而衰减。
当时，到达方波的后沿，此时有：
若Rx、Ry、U、、Cg等参数都保持不变，只改变对地电阻Rg，则当Rg下降时，直流分量将随之上升，而自由分量随之下降，但自由分量的下降程度不如直流分量上升的显著。
因此，随Rg下降，电流将随之上升。
但是的前沿的大小与Rg无关，因而Rg下降时，其前沿电流值不变。
图3注入方波电压
图4 Rg=∞时，电流波形图5 Rg=0时，电流波形
2 保护装置接地报警查找及数据分析
2009年06月份以来，#2机转子接地保护RCS-985RE就间断的报转子接地，进入12月份，报警的次数增加。
经过一段时间的统计，得到表（1）中的数据。
从表（1）可以看出，机组在满负荷的时候，转子接地报警的机率高于在低负荷时的机率。
表（1）
图（6）为装置报警时的录波图形（UR为转子电压，US为保护装置注入电压，iLX为转子泄露电流，Rg为测量转子接地电阻）。
从RCS-985RE保护装置录波可以看出，在转子接地时，泄露电流确实是增加，可以判断，装置计算正确。
利用停机的机会，对保护装置做实验，采用变阻箱从0～11千欧变化试验装置测量电阻精度及报警状态。
实验数据如表（2），从实验数据看，装置单体正常。
图（6）
表（2）
根据发电机在运行时，电刷粉末容易沉积在滑环下面的绝缘突出部分，如果有油污的情况下，励磁回路的绝缘电阻会严重下降。
所以利用停机的机会清理了滑环下面的碳粉，但在满负荷时，励磁转子接地保护仍然报警，所以可以排除由于碳粉沉积而引起RCS-985RE保护装置报警。
根据发电机在满负荷时，转子接地保护装置就会报警，可能是在满负荷时，转子的励磁电压和电流比较的大，可能引起转子发热，引起转子槽中线棒绝缘下降，线棒与转子护环接触，引其转子接地。
根据这种可能，在发电机满负荷，转子接地保护装置报警时，降低#2发电机的无功，由70Mvar降到40Mvar，发电机励磁电压和电流都有所下降，但是发电机转子接地保护仍然报警。
当有功为579MW时，增加#2发电机的无功，最高到达108Mvar，励磁电流为3664A，励磁电压为318V，与发电机满负荷时励磁电流、励磁电压相差不多时，转子接地保护仍然不报警。
从实验可以看出，转子接地保护与励磁电压和励磁电流没有关系，再根据在满负荷时，转子接地保护时间断的报警，如果转子内部绝缘损坏，转子接地报警应该时持续的，所以排除，转子内部接地的可能。
排除#2发电机转子接地的可能，初步怀疑，转子接地保护装置可能受到干扰，误报转子接地信号。
由于转子接地保护装置RCS-985RE 安装在励磁灭磁柜内，柜内都时强磁场，如果保护装置的接地不好或者抗电磁干扰不好，保护装置就会受到电磁干扰，引起保护装置的误报警。
针对这种情况，在发电机满负荷，转子接地报警时，用绝缘棒压紧发电机转子接地铜刷（如图（7）所示），转子接地保护报警消失，当放开时，转子接地报警又出现。
从实验可以肯定，转子接地保护报警是由于保护接地铜刷不能可靠接地，接地线受到干扰，造成保护装置误报警。
图（7）图（8）
根据DCS历史曲线如图（8），在汽轮发电机轴系振动中，7瓦的振动与发电机的负荷正好成反方向，当机组的负荷降低时，7瓦的振动增大；当机组的负荷增大时，7瓦的振动反而减小。
机组在高负荷时才报转子接地，是由于7瓦振动减小，发电机转子接地铜刷与大轴反而接触不良，致使转子接地保护在高负荷时才报警。
3 保护装置接地改进建议
（1）将转子接地大轴上的两个铜刷短接起来，一方面大轴经两个铜刷接地，保证了大轴可靠的接地；另一方面，使保护的接地不仅经过大轴，而且经过短接线接地，保证转子接地保护装置可靠的接地。
（2）将转子大轴接地的铜刷改为碳刷，通过碳刷的压力弹簧，使碳刷与大轴可靠的接地。
（3）将现有的铜刷适当的加宽和加重，这样可以保证铜刷通过自身的重量与大轴由线接触变为面接触，增大铜刷与大轴的接触面和可靠接触。
（4）将转子接地保护转子直接与接地铜排连接，并保证大轴接地与保护装置的接地为同一地网，无压差。
（5）由于大轴接地铜刷暴露在外，容易积灰，造成铜刷不能可靠的与大轴短接，须勤清理铜刷积灰。
参考文献：
[1]王维俭.电气主设备继电保护原理与应用（第二版）中国电力出版社
[2]南瑞继保 RCS-985RE发电机转子接地保护装置技术和使用说明书。
