浅谈转子一点接地保护在三峡700MW水轮发电机组中的应用

浅谈某水电站制作发电机转子一点接地试验工具的意义和方法作者：覃川来源：《中国新技术新产品》2019年第10期摘; 要：发电机转子一点接地试验作为发电厂定期工作，通过试验验证转子一点接地保护装置是否正常工作，避免转子一点接地时，运行人员不知道，不能正确按运行规程进行监视处理，以致发生转子两点或多点接地，危及发电机安全。

该文针对常规一点接地试验存在的隐患，提出自制试验工具的意义和方法，以期运维人员更好地掌握转子接地保护的原理，了解转子一点接地试验的安全隐患和方法。

关键词：转子一点接地保护;试验工具;励磁系统中图分类号：TM855; ; ; ; ; ; ; 文献标志码：A1 转子接地保护原理1.1 转子接地保护反映的内容当发电机转子发生一点接地故障时，并不构成电流通路，无电流流过故障点，励磁电压仍保持不变，可以继续运行，对发电机并无直接危害。

但却是一种不正常的运行方式，应安排停机检查。

如果励磁绕组再发生一点接地，则将造成两点接地短路，则一部分励磁绕组被短接，导致转子励磁发生畸变，力矩不平衡，将引起机体强烈振动，严重危害发电机安全，并且由于故障点流过很大的故障电流，将产生电弧烧坏励磁线圈和转子本体，甚至引起火灾。

转子一点接地保护反映的是转子一点接地故障，转子本与大轴是绝缘的，当发生故障时，转子与大轴间电阻减小，以此电阻值为依据，判断此保护是否动作，计算接地位置并记忆，为判断转子两点接地保护做准备，将测得的a值记忆，再发生转子的另一点接地故障时，测得Δa的变化值，当Δa超过整定值时，保护装置就确认为发生转子两点接地故障，发电机应立即跳闸。

转子一点接地为告警，转子两点接地为跳闸。

1.2 以乒乓式轉子接地保护为例介绍转子接地保护通过图1可知，S1、S2是由微机控制的2个电子开关，E为转子电压，4个R为降压电阻，R1为测量电阻。

当S1闭合，S2断开时，在R1端电压为U1，当S2闭合，S1断开时，在R1端电压为U2;ΔU=U1+U2=U1- EU1′/ E′（E′为变化后的电动势），通过求解以下2个不同的接地回路方程，可以计算转子接地电阻和接地位置：接地电阻Rg=ER1/3ΔU- R1-2R/3接地位置a=1/3+V1/3ΔU乒乓式转子接地保护原理接线图，如图1所示。

关于水电站发电机转子一点接地故障及处理要点探讨发表时间：2020-12-02T09:43:07.873Z 来源：《基层建设》2020年第23期作者：杨旭朝[导读] 摘要：水电站发电机转子一点接地出现故障，必然会影响发电机的正常运行，因此，做好故障的排查和处理是非常必要的。

新疆额尔齐斯河流域开发工程建设管理局新疆维吾尔自治区 836000摘要：水电站发电机转子一点接地出现故障，必然会影响发电机的正常运行，因此，做好故障的排查和处理是非常必要的。

本论文着重于研究关于水电站发电机转子一点接地故障及处理要点。

关键词：水电站；发电机转子；接地故障；处理要点引言某水电站的引水设计是，采用渠道引水的方式，将水引到压力前池，经过压力管线进入到厂房中发电。

在电站中安装有3台发电机组，采用混流式水轮发电，单机容量是44兆瓦，总装机容量是132 兆瓦。

发电机组励磁系统采用可控硅整流励磁。

在水电站中，发电机是主要的设备，其是否能够安全稳定运行，对水电站的运行状态有重要的影响，而且还关乎到水电站的经济效益，同时影响电能质量，对电力系统运行的稳定性至关重要 [1]。

所以水电站发电机在运行过程中，要做好日常维护工作，对于各种故障都要排除到位，分析发生事故的原因并及时采取有效的技术措施处理。

采用这种维护方式，可以及时发现故障隐患，掌握事故的苗头，将问题消灭在萌芽中，避免造成严重的后果。

一、转子接地造成的危害当水轮发电机组运行的过程中产生转子一点接地故障的时候，励磁绕组与地之间还没有电气回路形成，通常不会产生很大的影响。

作为一种常见故障，如果没有及时发现并予以解决，很有可能出现发电机转子两点接地的故障，甚至出现多点接地的故障，此时就会对定子与转子之间的气隙磁场造成影响，使得力矩出现不平衡的问题，机组运行中产生震动[2]。

在非常严重的情况下，会将转子绕组烧损，定子铁芯也会遭到破坏，由此造成严重的事故后果。

所以，如果当发电机转子在运行的过程中产生一点接地问题的时候，就需要及时组织专业人员到现场查找故障，对故障产生的原因进行分析，将故障及时消除。

三峡发电机中性点接地方式及接地装置选型摘要：通过三峡左岸电站水轮发电机的中性点接地方式进行分析，对发电机中性点接地变压器的选型进行了计算，指出发电机中性点接地变压器的参数选择必须与发电机定子一点接地保护相配合。

在发电机定子绕组绝缘电气强度有较高安全系数的情况下，接地电阻的选取应主要服从与定子一点接地保护的配合及限制接地故障电流的需要。

关键词：发电机中性点接地方式变压器定子保护三峡左岸电站的14台水轮发电机分别由ABB和阿斯通、西门子和通用电气加拿大公司两方提供，在所投报的发电机技术投标方案中，对于发电机的中性点接地方式均采用了通过单相接地变压器接地的方式，没有采用国内通常采用的经消弧线圈接地方式。

为此。

有必要对三峡电站发电机中性点采用经接地变压器接地的方式进一步探讨，对接地变压器的主要参数进行复核计算，对发电中性接地方式与发电机定子一点接地保护的配合问题进行分析。

1 发电机中性点接地方式的选择三峡左岸电站机组的招标文件中对于发电机中性接地方式没作硬性要求，卖方可根据自己的经验和业绩推荐采用接地变压器接地方式或消弧线圈接地方式，但要求接地方式的选择应和发电机的100%范围定子一点接地保护相关联，以保证当发电机一次测系统发生一点接地故障时，在发电机定子一点接地保护配合下，能够以尽可能短的时间切除接地故障，防止发电机定子铁芯和定子绕组受损。

1.1 发电机定子绕组发生一点接地故障时的故障电流值发电机定子绕组发生一点接地故障时，接地故障电流的大小主要取决于定子绕组每相对地电容值的大小及接地点的位置。

ABB公司设计的三峡电站发电机定子绕组单相对地电容值为1.81μf，西门子公司和加拿大GE公司联合设计的发电机定子绕组单相对地电容值为1.4μf，因此可在此基础上对三峡电站发电机绕组一点接地故障电流进行计算，计算过程如下(以ABB的发电机为例)：发电机定子绕组单相对地电容值Cw＝1.81μf发电机出口至升压主变低压绕组间每相对地等值电容Ct＝0.2μf(经验值)总的每相对地电容值C0=Cw+Ct=2.01μf从发电机端看人的每相对地等值容抗：Xc0＝1/wC0=1/2πfC0=1/314×2.01×10-6=1.584.4(Ω/相)从发电机星形中性点看入的对地容抗：Xcn＝Xc0/3＝528(Ω/相)三峡机组在发电机端发生定子绕组一点接地故障时的故障电流值为(取发电机额定电压为Ue＝20kV)：J0=Ue/(3Xcn1/2)＝20000/(31/2×528)＝21.86A同理可求得西门子公司和加拿大GE公司联合设计的发电机(定子绕组单相对地电容值为1.4μf)发生机端定子绕组一点接地故障时的故障电流值为17.4A。