转子接地保护原理_发电机转子一点接地保护的研究

原标题：发电机转子一点接地保护的研究

介绍发电机转子一点接地保护的种类、原理；对多种实现方案进行详细地分析、讨论和比较；同时对现场使用中应充分注意的问题进行了阐述，提出了处理转子接地问题的发展趋势。

正常运行时，发电机转子绕组和励磁系统对地是绝缘的。所以当转子绕组或励磁回路发生一点接地时，并不构成电流通路，对发电机不会有直接的危害。如果不及时处理，转子回路对地电压有所增大就有可能导致转子两点接地，危及发电机和系统的安全。

转子一点接地保护的种类较多，主要有迭加直流式、乒乓式及测量转子绕组对地导纳式(实质是迭加交流式)。国内的发电机转子一点接地保护广泛采用迭加直流式和乒乓式。发电机正常运行时，转子回路对地有一定的绝缘电阻和分布电容，它们的大小与发电机转子的结构、冷却方式等因素有关。转子回路的对地电容对转子一点接地有不良影响。

一点接地故障定期检测装置

原理：小机组一般装设检测转子对地直流电压的电压表，由转换开关测量“转子正对地”、“转子负对地”、“转子正负之间”的三种电压。原理见图1。在转子绕组中间部分有死区,转子两端接地最灵敏。

图2 ZBZ-2A型发电机转子一点接地保护原理图

其中65V作为交流测量电源，电容器C起到隔离直流作用，若无电容器C，则转子回路就一直接地。DLG继电器是接地保护继电器，为防止保护在励磁回路瞬时性接地和转子绕组暂态过程中的误动作，应增设延时回路。保护范围是转子绕组的全部。

特点：接线简单、无死区、转子绕组上任一点接地的灵敏度相近。但大机组转子回路对地电容较大(1～2μF)，对地容抗较小，对该原理的转子一点接地保护有不良影响，灵敏度较低。

运行注意事项：迭加的电源取不停电交流为好，以保证机组停运时保护还起作用。

导纳原理叠加交流式一点接地保护(ZJ-2型)

原理：众所周知，当发电机转子回路对地电导和对地电纳变化时发电机转子回路对地测量导纳的轨迹分别是一组等电导圆和等电纳圆。要使继电器只反应转子回路对地绝缘电阻，只要绝缘电阻下降到一定值就动作，就是要继电器的整定特性与某一指定的等电导圆相重合即可。这样无论沿着哪一个等电纳圆进入整定圆，其动作电导(或电阻)必相同。在迭加相同的电压情况下，电导的变化可通过判断电流来实现。还有一种方法就是判断相位法，如ZJ-2型转子一点接地保护。原理图3中：Gm、Gn为整定电导，Y为励磁回路对地测量导纳。

图4 电桥式转子一点接地保护的构成原理

特点：在转子绕组正端或者负端接地时，保护装置的灵敏度最高，在正常运行时可达500KΩ左右。但该保护在转子中间有死区、停机时不能检测、灵敏度不一致、灵敏度受平衡调节的影响大。

运行注意事项：发电机实际存在转子偏心和磁路不完全对称而造成励磁回路中具有少量的交流成分，可在继电器前加一个整流滤波回路，利用电桥内固有交流分量消除死区。继电器的动作整定电流要考虑空载和强励时的平衡情况。

切换采样式一点接地保护(乒乓式)

原理：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回路的对地电阻值和接地故障的位置。

设在转子绕组K点经电阻Rg接地。则转子一点接地保护的构成原理见图5。S1、S2为可控的电子开关，轮流闭合及断开。由于转子绕组的直流电阻很小，可以忽略。

图6 迭加直流式转子一点保护原理图

正常工况下，发电机转子绕组不接地，外加直流电压不会产生电流。当转子绕组中接地电阻为Rx时，外加直流电压通过部分转子绕组、Rx、大轴构成回路，产生电流If。接地电阻越小If越大，反之亦反。

保护装置通过改变测量回路内阻得到两个测量值If1、If2，根据两个电流的大小，通过解方程组消去不确定的励磁回路电压值Vf后，便可计算出接地电阻值Rx。

迭加的直流可由辅助电压互感器提供的交流经整流得到或采用外加电源，也可以采用由保护装置自产的直流电压。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。也可将保护装置所用的直流电源经过隔离变换后供转子一点接地保护用。保护范围为转子的整个绕组，无死区。

特点：转子一点接地保护的注入直流电源系装置自产。机组停运时也能检测转子绕组的对地绝缘，具有较高的经济意义；该保护无死区、灵敏度高、不同位置接地故障时保护的动作灵敏度一致；受转子电压中高次谐波的影响相对较小；不受转子过电压的影响。

运行注意事项：动作电阻的整定：R1为高定值，当转子对地绝缘电阻大幅度降低时发出信 ，R1取(8～10)KW是适宜的。R2为低定值，动作后作用于切机，考虑转子两点接地的危害，R2取(0.5～1)KW较为合理；动作延时可取6～9秒；

当该转子一点接地保护投入运行时会影响转子回路的绝缘测量系统，反之亦然。故若有此两种装置时，只能投入其中一套，否则会相互影响。双重化的保护也只能投入一套，另一套作为冷备用。

小结

微机保护的发展日新月异,微机保护运行安全、可靠、工作量少、操作简单、调试方便和免维护等优势为发电机变压器组保护的设计、运行、管理提供了极大的方便,同时也大大提高了保护的正确动作率。因转子是处于强电场和强磁场中、高速旋转又有很大的对地电容，所以在实现保护功能时要在硬件上采用带通、带阻、电容等回路消除转子电压中的高次谐波对动作值的影响，微机保护还可在软件中加入成熟算法，从而加强微机测量接地电阻值时的准确度，使测量电阻值的误差在5%以下，使之更好地满足现场的要求。

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