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发电机一点、两点接地保护优缺点及常见故障处理摘要：在现代发展进程中，各类机械设备的发展使用程度不断上升，相应的出现故障以及及时修理工作，是保障机械设备正常运转的关键。
发电机适用于无法通过其他途径为设备供电的环境中使用，在目前机械设备发展的进程中，发电机具有重要意义。
但是在实际操作过程中，容易出现发电机故障等情况，影响到了设备正常运行的同时，对正常的生产活动造成了严重影响。
本文从发电机的优缺点方面出发，通过对发电机的优缺点分析，进一步阐释发电机常见故障的处理。
关键词：发电机；一点、两点接地保护；故障处理前言在当前快速发展的机械设备制造中，发电机作为基础设备，常被应用于大多数无法正常供电的环境中。
发电机的应用，提高了相应的生产能力。
而在发电机的使用过程中，发电机自身存在便利性、不受地域限制性的特点以外，同样存在较多的缺点。
同时发电机常见故障的出现，极大程度上影响了发电供应机械设备的正常运行，降低了生产效率的同时，会对发电机使用寿命造成严重影响。
在这一基础上科学分析发电机一点、两点接地保护优缺点，以及探究常见的故障处理，有利于提升发电机使用率。
本文分析发电机一点、两点接地保护优缺点，探讨能够有效提升发电机常见故障处理效率。
1.发电机转子接地保护优缺点分析1.1发电机转子一点接地保护优缺点转子是发电机的核心部件，起着电能转换的重要作用，为了提高电子转换效率，定子线圈与转子线圈之间的空气气隙很小，只有几毫米，因此要求定子与转子在转动时应保持较高的稳定性，即要求发电机系统转动时振动值应保持在一定范围内[1]。
在这种情况下，发电机容易出现故障，因此需要具有方便性的故障监测与保护装置，能够达到监测监测保护的作用，在降低发电机出现故障的基础上，能够较为快速的修理发电机。
目前发电机转子绕组一点接地检测与保护装置，是保障发电机组运行安全系统的重要组成部分。
在目前的发电机中，对于励磁回路一点接地故障的维护措施包括叠加交流乒乓式。
转子接地保护调试转子接地保护采用乒乓测量原理。
一、试验设备:1、直流电源:至少两组独立的直流电源(可以串联使用，通过设置两组直流电源电压大小，模拟在不同的地方转子接地)一套。
2、高精度数字万用表一块;3、 CSF-306A发电机差动保护装置一套。
二、装置标定:转子接地通过测量两个直流电压DC1、DC2(转子接地插件上)，通过计算实现接地电阻、接地点判别。
所以标定很重要。
1、零点校正:(1)首先将转子接地插件上的跨解套S5跨接上:(2)在DC+(端子6)、DC-(端子10) 加 0V直流电压;(3)在COM(端子4)、ZGD(接转子大轴，端子8) 加 0V直流电压。
(4)将校正系数DC1、DC2设置为4.000, 2秒钟后再将校正系数设置为1.000，装置自动计算零漂。
可以保存校正系数，这时主要是保存零漂值。
2、校正系数确定:(1)、在DC+(端子6)、DC-(端子10)之间加直流电压250V左右(最大量程300V);(2)、在COM(+，端子4)、ZGD(-)之间加3V直流电压(注意: 此处最大量程为5V, 绝对不要过限，否则可能损坏隔离放大器ADJ202!)。
(3)、微调两个直流电压的系数，使之满足波动不超过 0.02V.三、转子接地试验1、试验接线及说明:+ - + -V1 V21R16 8 10图1 一点接地接线图(1)、取消S5跨解套。
(2) R1、R2表示两个接地支路。
通过开关或插拔实现接地试验。
(3) 转子接地电阻一般为20—30K。
两点接地位置变化一般不少于0.03(3%)(4) 转子一点高阻接地不配置跳闸出口，动作后弹出报文，并点亮告警灯。
仅转子一点低阻接地、转子两点接地可以出口。
3、转子一点接地:(1) 按图一接好线(断开接地电阻);(2) 转子电压加250(V1+V2)(3) 装置显示电压DC1为加入的电压，DC2应为0V;(4) 投入电阻(模拟转子一点接地)，当满足一点高阻接地电阻时，一点接地高阻保护动作，点亮告警灯。
发电机转子接地保护整定值调试简单方法最近调试一台金山热联电厂12MW发电机组保护，其中转子一点接地保护动作整定值和二点接地压比整定值的测试方法供同仁参考。
转子接地保护采用南京磐能DMP3380的微机保护。
一、保护整定值：1、一点接地Rs1—30KΩ、Tset1—4秒报警2、二点接地U2xb—2V、压比—8％、Tset3—0.5秒跳发电机开关，灭磁开关、关主汽门二、接地保护原理：S1和S2两个电子开关的状态受单元时钟脉冲所控制，当S1闭合时则S2会打开，当S1打开时则S2会闭合，两个开关通过打开和闭合的循环实现交替运行，由于其过程与打乒乓球的过程相类似，因而被称为乒乓式转子接地保护。
当转子线圈第1点发生接地，电阻小于保护整定值这一判据时，转子一点接地保护启动，一点接地保护动作后报警，并将数据进行存储。
当转子线圈发生第2点接地时，且距离第1点接地点位置﹥转子线圈总匝数8％时，转子二点接地保护动作跳闸。
三、测试方法：1、准备1台500Ω0.5A滑线电阻。
2、准备1只47kΩ电位器0.05w(100v)。
3、发电机停用状态，防止倒回到发电机转子，拆开发电机转子过来到DMP3380的二根﹢、﹣电压线及E（大轴接地电刷过来的接地线）。
4、外加稳定直流50V接到DMP3380对应转子电压﹢、﹣端子。
5、﹢、﹣电压之间，并联1只500Ω滑线电阻（模拟转子线圈）。
6、将47kΩ电位器滑到最大电阻值，电位器一头接地（即接大轴E线），另一头接500Ω滑线电阻的﹢极。
7、将转子一点接地报警延时临时改零秒，缓慢减小47kΩ电位器电阻值，直至一点接地报警，检查DMP338 0面板液晶显示一点接地的欧姆数与整定值及电位器电阻值一致。
8、将500Ω滑线电阻滑动臂靠足到﹢极，并将滑动臂接E（大轴）。
9、将滑线电阻滑动臂向﹣极缓慢滑动，直至二点接地保护动作。
10、测量滑动臂与﹢极的电压4V，与整定值压比8％符合。
上海新光工程技术有限公司张耀龙2020年4月。
发电机（汽轮机）转子接地现象、危害与处理方法及措施一、总则：1、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。
2、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。
二、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。
三、转子两点接地的危害：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。
2、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。
3、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。
4、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1500A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。
5、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。
6、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；7、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。
四、转子一点接地的现象及处理：1、发电机发生转子一点接地时，中央信号警铃响，“发电机转子一点接地”光字牌亮，表计指示无异常。
2、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”保护信号是否能够复归。
3、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。
发电机转子接地有一点接地和两点接地的现象及其处理发电机转子接地有一点接地和两点接地，另外还会发生转子层间和匝间短路故障。
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。
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：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。
6) 转子带一点接地运行，若机组又发生欠励磁或失步，一般可认为转子接地已发展为两点接地，这时转子两点接地保护动作跳闸，否则应立即人为停机。
对于双水内冷机组，在转子一点接地时又发生漏水，应立停机。
转子两点接地或转子层间短路的现象及处理：当转子发生两点接地时，转子电流表指示剧增，转子和定子电压表指示降低，无功功率表指示明显降低，功率因数提高甚至进相，“转子一点接地”光字牌亮，警铃响，机组振动教大。
发电机转子接地保护 正常运行时，发电机转子电压（直流电压）仅有几百伏，且转子绕组及励磁系统对地是绝缘的。因此，当转子绕组或励磁回路发生一点接地时，不会构成对发电机的危害。但是，当发电机转子绕组出现不同位置的两点接地或匝间短路时，很大的短路电流可能烧伤转子本体；另外，由于部分转子绕组被短路，使气隙磁场不均匀或发生畸变，从而使电磁转矩不均匀并造成发电机振动，损坏发电机。 为确保发电机组的安全运行，当发电机转子绕组或励磁回路发生一点接地后，应立即发出信号，告知运行人员进行处理；若发生两点接地时，应立即切除发电机。因此，对发电机组装设转子一点接地保护和转子两点接地保护是非常必要的。 规程规定，对于汽轮发电机，在励磁回路出现一点接地后，可以继续运行一定时间（但必须投入转子两点接地保护）；而对于水轮发电机，在发现转子一点接地后，应立即安排停机。因此，水轮发电机一般不设置转子两点接地保护。
一 发电机转子一接地保护 1 转子一点接地保护的类别 转子一点接地保护的种类较多，主要有叠加直流式、乒乓式及测量转子绕组对地导纳式（实质是叠加交流式）。目前，在国内叠加直流式转子一点接地保护及乒乓式转子一点接地保护得到了广泛应用。
2 叠加直流式转子一点接地保护 （1）构成原理 叠加直流式转子一点接地保护的构成原理是：在发电机转子绕组的一极（正极或负极）对大轴之间，加一个直流电压，通过计算直流电压的输出电流，来测量转子绕组或励磁回路的对地绝缘。其构成原理框图如图43所示。
piU
R
转子绕组
大轴 图43 叠加直流式转子一点保护原理图 在图42中：U－外加直流电压；
pI－计算及测量元件； R－转子接地电阻。 正常工况下，发电机转子绕组或励磁回路不接地，外加直流电压不会产生电流；当转子绕组或励磁回路中发生一点接地时（设接地电阻为R），则外加直流电压通过部分转子绕组、
接地电阻、发电机大轴构成回路，产生电流pi。接地电阻越小，pi越大；反之亦反。
测量计算装置根据电流pi的大小，便可计算出接地电阻值。 （2）叠加直流电源 在转子一点接地保护中采用的叠加直流电源，可以采用外加电源，也可以采用由保护装置自产直流电压。 外加直流电源，通常是将发电机机端TV二次某一相间电压通过单相桥式整流后取得。 在DGT801系列发电机变压器保护装置中，将保护装置的外加直流电源，通过逆变变压器变成高频交流，再将该高频交流通过整流及滤波产生50V左右的直流，供转子一点接地保护用。 叠加直流电源由装置自产的转子一点接地保护主要优点是：转子一点接地保护的工况不受发电机运行工况的影响，从而在发电机停运时也能正确地检测转子绕组及励磁回路的对地绝缘。
3 乒乓式转子一点接地保护 乒乒式转子一点接地保护的构成原理，实质是：在发电机运行时轮流测量转子绕组正极、负极的对地电流，并根据测得的结果计算出转子绕组或励磁回路的对地电阻，从而判断出接地故障的位置及接地电阻的量值。
设在转子绕组上K点经电阻gR接地。则转子一点接地保护的构成原理图如图44所示。
dU
S1
S2
gR
1RRR
dU+-
K
图44 乒乓式转子一点接地保护原理接线图 在图44中：S1、S2－可控的电子开关，轮流闭合及断开；
dU－转子绕组电压；
－接地位置距转子正极的电气百分距离； R－降压电阻； R1－测量电阻。 由于转子绕组的直流电阻很小，则由图44可知，当电子开关S1闭合、S2断开时，测量电阻R1上的电压为
111RRRRUUgd ………………………………………………（46）
当电子开关S2闭合、S1断开时，测量电阻R1上的电压为 111)1(RRRRUUgd
………………………………………………（47）
在式（46）及式（47）中：R1、R已知，1U、2U为测量电压，转子电压可测量。因此，式（46）及式（47）为具有两个未知数gR及的两个方程。解方程组，便可求出gR及。 4 对两种接地保护的比较 理论分析及运行实践表明：上述两种（叠加直流式及乒乓式）接地保护均能正确检测转子绕组及励磁回路的对地绝缘电阻，且无有死区，不同位置接地故障时保护的动作灵敏度均匀。 叠加电压由装置自产的叠加直流式转子一点接地保护有以下优点： （1） 机组停运行时也能检测转子绕组及励磁系统的对地绝缘，具有较高的经济意义； （2） 受转子电压中高次谐波的影响相对小，不受转子过电压的影响； （3） 也可以用于无刷励磁的发电机。 乒乓式转子一点接地保护的优点是可近似估算出接地点的电气位置。
5 动作逻辑框图 在DGT801系列装置中，转子一点接地保护的逻辑框图如图45所示。
转子一点接地保护投入软压板转子一点接地保护投入硬压板&1gg
RR
2ggRRt
1
t2
0
0
信号
信号出口
投入转子两点接地保护
图45 转子一点接地保护逻辑框图 在图45中：gR－测量电阻；
1gR－动作电阻高定值； 2gR－动作电阻低定值。 6 定值整定 目前，发电机转子电压最高只有500V~600V。若按避免转子两点接地时损坏发电机方面
考虑，转子一点接地保护的高定值1gR取8~10KΩ，低定值2gR可取2 KΩ。 对于水轮发电机，转子一点接地保护应只投信号。 转子一点接地保护的动作延时，可取6~10S。
二 发电机转子两点接地保护 1 转子两点接地保护的种类 转子两点接地保护的主要类别有：电桥平衡原理的两点接地保护、反应接地位置变化的两点接地保护及反应定子电压中二次谐波序量的两点接地保护。
2 利用电桥平衡原理构成的转子两点接地保护 该保护与发电机转子绕组两极相连，其输入电压为转子全电压。其构成原理接线如图46所示。 mvKLr4
SBr1r2
r3
KLP 图46 电桥平衡式转子两点接地保护原理接线图 在图46中：R－滑线电阻； L－电感线圈（滤高次谐波用）； K－电流继电器； SB－接入毫伏表mv的按钮（调平衡时按下）； LP－保护投入压板 mv－直流毫伏表。 设发电机在运行中转子绕组在K点发生接地，则接地点将转子绕组分成其电阻分别为1r
及2r的两部分。另外，电阻R的滑动头将该电阻分成3r及4r两部分。此时1r、2r、3r及4r便构成一四臂电桥。根据电桥平衡原理，当3241RRRR时电桥平衡，流过电流继电器的直流等于零。 当出现转子绕组一点接地之后，运行人员按下试验按钮SB，调节电阻R的滑动头，使毫伏表的指示电压为零。然后松开试验按钮SB，投入压板LP，则转子两点接地保护便投入运行。 当转子绕组上再出现另外一点接地故障时，四臂电桥的平衡被破坏，电流流过继电器K，继电器K动作后切除发电机。 该保护有以下缺点： （1）有死区 当两个接地点之间的电气距离很近时，继电器K不能动作。 （2）当第一个接地点发生在转子绕组极端部或转子绕组外部的励磁系统上时，保护无法投入（因为1r或2r等于零，无法调平衡）。 （3）该保护只能在转子绕组发生一点接地并经运行人员调平衡后，才能投入运行，若发生两次接地故障之间的间格很短时，因来不及投运危及发电机安全。
3 反映接地位置变化（）的转子两点接地保护 在转子绕组发生一点接地故障之后，投入转子两点接地保护。转子两点接地保护的动作方程为
op
………………………………………………（48）
式（48）中：－转子绕组两个接地点之间的电气距离百分数，等于21（1－第一个接地点距转子正极端部的电气距离，2－第二个接地点距正极端部的电气距离）。
op－转子两点接地位置变化的整定值。
保护的整定：op可整定为5~10%；为防止瞬间转子两点接地故障时保护误动，可取0.3秒的动作延时。 该保护有以下缺点：
（1） 有死区，op越大，死区越大； （2） 运行实践表明，在转子绕组或励磁系统中发生不稳定的一点接地故障时，保护容易误动。 （3） 不能用于无刷励磁的发电机。
4 反应定子电压中二次谐波序量的转子两点接地保护 （1）构成原理 发电机正常运行时，定子电压中只有基波很小的奇次谐波分量，这是由于气隙磁通的空间分布完全对称于横轴，将其按福里叶级展开，其中没有偶次谐波。因此，不会在定子绕组中产生偶次谐波电势。 当发电机转子绕组发生两点接地短路或匝间短路时，气隙磁通分布均匀性被破坏，在定子绕组中将产生二次谐波电压。分析表明，在三相定子绕组中产生反相序的二次谐波电压，定子二次谐波电压式转子两点接地保护，就是根据上述原理构成的。 （2）逻辑框图 在DGT801系列装置中，转子两点接地保护的逻辑框图如图47所示。
&&opUU222
1222UU转子一点接地保护动作t
0
信号
出口
图47 转子二点接地保护逻辑框图 在图47中：
22U、12U－分别为反相序的二次谐波电压和正相序的二次谐波电压；
opU2－二次谐波电压元件动作电压整定值。 正常运行时，该保护退出运行。当转子绕组或励磁系统发生一点接地故障时自动投入运行。其优点是：不受外部故障或其他机组转子两点接地时在定子绕组中出现二次谐波电压的影响。 （3）定值的整定
opU2可按实际测量值整定，可取
opU2＝gHUK22 ………………………………………………（49） 式（49）中：HK－可靠系数，取10； gU22－空载额定电压时的测量值。
通常opU2＝1.5~2V。 动作延时可取0.3~0.5秒，以躲过外部故障时在定子绕组中产生的暂态二次谐波电压及瞬间转子两点接地。
