龐萬(wàn)祿

摘 要：發(fā)電機(jī)在我國(guó)的工業(yè)化生產(chǎn)中占有重要的地位，能夠有效保障工業(yè)生產(chǎn)的順利進(jìn)行。該文以某電廠的主6kV系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組為例，根據(jù)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)的原理和優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)誤發(fā)報(bào)警信號(hào)的原因和處理方法進(jìn)行了分析，力求進(jìn)一步提高發(fā)電機(jī)的工作效率。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子 一點(diǎn)接地保護(hù) 誤發(fā)報(bào)警信號(hào) 原因

中圖分類(lèi)號(hào)：TM74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）03（c）-0032-01

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子主要由鐵芯繞組、護(hù)環(huán)、滑環(huán)、中心環(huán)等部件組成，用于產(chǎn)生磁場(chǎng)進(jìn)而發(fā)電。某電廠的主6kV系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組是該廠的主要保安電源，其裝機(jī)容量雖僅為3×13.5MW，卻關(guān)系到整個(gè)工廠的平穩(wěn)運(yùn)行。該機(jī)組的原保護(hù)是傳統(tǒng)繼電器屏，在實(shí)際工作中無(wú)法滿足無(wú)人運(yùn)行的現(xiàn)代工作需求，因此工廠采用EDCS綜合自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行了改造，并配備了新型微機(jī)保護(hù)。

1 EDCS綜合自動(dòng)化系統(tǒng)概述

6kV系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組中的EDCS綜合自動(dòng)化系統(tǒng)能夠?qū)\(yùn)行參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)測(cè)和電氣控制，還能把機(jī)組的繼電保護(hù)功能簡(jiǎn)單化。該機(jī)組的保護(hù)設(shè)備裝于主控室的保護(hù)屏，數(shù)量為兩套，分別為主保護(hù)單元的EDCS-7350及后備保護(hù)單元的EDCS-7340，EDCS-7350用于實(shí)現(xiàn)機(jī)組主要的繼電保護(hù)功能，EDCS-7340用于實(shí)現(xiàn)部分的保護(hù)功能和監(jiān)測(cè)控制功能，兩套設(shè)備共同工作，以確保機(jī)組的繼電保護(hù)的可靠及準(zhǔn)確[1]。其中，發(fā)電機(jī)的一點(diǎn)接地保護(hù)功能通過(guò)EDCS-7350設(shè)備得以實(shí)現(xiàn)，是重要的發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)保護(hù)。系統(tǒng)使用了乒乓式一點(diǎn)接地保護(hù)進(jìn)行改造，由于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路的二點(diǎn)接地可能會(huì)產(chǎn)生故障電流通路，進(jìn)而對(duì)發(fā)電機(jī)造成損害，因而需要根據(jù)一點(diǎn)接地保護(hù)的信號(hào)來(lái)加強(qiáng)監(jiān)控管理。但改造完成后，其一點(diǎn)接地保護(hù)就經(jīng)常誤發(fā)報(bào)警信號(hào)。

2 乒乓式轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)的原理及優(yōu)缺點(diǎn)

2.1 乒乓式轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)的原理

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)的邏輯關(guān)系為：當(dāng)接地電阻小于保護(hù)定值這一判據(jù)條件滿足時(shí)，轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)就會(huì)啟動(dòng)，進(jìn)行轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)的接地電阻的計(jì)算，并投入到轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)的接地保護(hù)中，5s的延時(shí)后轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地發(fā)出報(bào)警信號(hào)，如果其后故障的延時(shí)條件依然滿足，會(huì)持續(xù)延時(shí)600s后再次驅(qū)動(dòng)，同時(shí)配置一點(diǎn)接地的出口。在實(shí)際工作中，并未配置一點(diǎn)接地的出口。

實(shí)際中，采取了切換采樣式的原理進(jìn)行轉(zhuǎn)子的一點(diǎn)接地保護(hù)。根據(jù)其原理，系統(tǒng)于的負(fù)極α處通過(guò)電阻實(shí)現(xiàn)接地，其中是轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁電壓，和是檢測(cè)時(shí)的附加電阻，S1和S2兩個(gè)電子開(kāi)關(guān)的狀態(tài)受單元時(shí)鐘脈沖所控制，當(dāng)S1閉合時(shí)則S2會(huì)打開(kāi)，當(dāng)S1打開(kāi)時(shí)則S2會(huì)閉合，兩個(gè)開(kāi)關(guān)通過(guò)打開(kāi)和閉合的循環(huán)實(shí)現(xiàn)交替運(yùn)行，由于其過(guò)程與打乒乓球的過(guò)程相類(lèi)似，因而被稱(chēng)為乒乓式轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)[2]。

通過(guò)分析，可以得出以下公式：

=-（），α=

<時(shí)則可判定為出現(xiàn)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地。

在計(jì)算保護(hù)時(shí)應(yīng)注意，只有>50V，單元才會(huì)進(jìn)行切換采樣的操作。為確保和的正確，回路中加入的濾波環(huán)節(jié)不能過(guò)大，否則會(huì)使采樣值產(chǎn)生較大波動(dòng)，因此切換采樣時(shí)，應(yīng)采用40ms/次的采樣時(shí)間，即兩個(gè)交流信號(hào)周期，每周期采樣16點(diǎn)，除去過(guò)大和過(guò)小的值后求出平均值，并以平均值計(jì)算。

2.2 乒乓式轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)的優(yōu)缺點(diǎn)

乒乓式一點(diǎn)接地保護(hù)的靈敏度較高、保護(hù)范圍較大且功耗較小，在電力系統(tǒng)中被廣泛使用，但這一保護(hù)以S1、S2兩個(gè)開(kāi)關(guān)順序切換中勵(lì)磁電壓的穩(wěn)定為基礎(chǔ)，缺少對(duì)非線性元件在開(kāi)關(guān)切換中造成的暫時(shí)性影響的考慮，因此，如果系統(tǒng)的勵(lì)磁回路進(jìn)入了一定的交流分量，就會(huì)啟動(dòng)保護(hù)設(shè)備[3]。

3 報(bào)警信號(hào)頻發(fā)的原因

新系統(tǒng)的微機(jī)保護(hù)在完成改造后即投入使用，電系統(tǒng)的#1、#2發(fā)電機(jī)也于新III段的母線上開(kāi)始運(yùn)作。新系統(tǒng)使用后一段時(shí)間，EDCS系統(tǒng)開(kāi)始頻發(fā)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地的報(bào)警信號(hào)，主機(jī)窗口中出現(xiàn)#1機(jī)主保轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地的報(bào)警啟動(dòng)及消除等信號(hào)，排查后并沒(méi)有在發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁回路中發(fā)現(xiàn)接地點(diǎn)，進(jìn)而判定這一報(bào)警屬于誤發(fā)。對(duì)保護(hù)記錄進(jìn)行查詢(xún)后發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)子接地保護(hù)的報(bào)警信息發(fā)出時(shí)轉(zhuǎn)子接地出現(xiàn)<的情況，屬于正常報(bào)警，且經(jīng)過(guò)計(jì)算未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，因而排除了微機(jī)保護(hù)自身的問(wèn)題，進(jìn)而通過(guò)測(cè)量回路進(jìn)行原因的排查。

示波器測(cè)量后的結(jié)果顯示，系統(tǒng)的勵(lì)磁回路的電壓波形出現(xiàn)了較大失真，波形呈現(xiàn)鋸齒形狀。根據(jù)保護(hù)采樣原理，采樣時(shí)間是40ms/次，每個(gè)周期采樣16次。按未啟動(dòng)計(jì)算，每2s進(jìn)行1次切換采樣，S1、S2每次吸合0.25s，并于S2吸和之前和釋放之前0.1s內(nèi)分別對(duì)、和、進(jìn)行采樣；按啟動(dòng)計(jì)算，每1s進(jìn)行2次切換采樣，S1、S2每次吸合0.25s，同樣于S2吸和之前和釋放之前0.1s內(nèi)分別對(duì)、和、進(jìn)行采樣。但實(shí)際操作時(shí)，由于兩個(gè)采樣開(kāi)關(guān)的吸合時(shí)間長(zhǎng)并且不夠穩(wěn)定，因此在開(kāi)關(guān)的切換上未按照控制脈沖進(jìn)行控制，造成勵(lì)磁回路的電壓波形出現(xiàn)了較大失真，使實(shí)際的采樣點(diǎn)在電壓信號(hào)的波形上形成了不均衡的落點(diǎn)。

4 報(bào)警頻發(fā)的解決辦法

根據(jù)工程難度和改造時(shí)間等方面的考慮結(jié)果，工廠決定對(duì)勵(lì)磁回路的電壓信號(hào)進(jìn)行改進(jìn)進(jìn)而解決轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地的頻繁報(bào)警，方案制定如下。

第一套方案：把勵(lì)磁系統(tǒng)的電壓信號(hào)用作采樣開(kāi)關(guān)控制脈沖，同步二者后盡可能使采樣點(diǎn)落于采樣時(shí)間內(nèi)，并對(duì)程序的算法進(jìn)行優(yōu)化，使保護(hù)的可靠性得到提高。

第二套方案：采樣回路內(nèi)增加削波電路，平緩采樣波形并使其趨于紋波狀，進(jìn)而滿足程序的要求。

兩套方案中，第一套方案的改造較為困難，同時(shí)對(duì)程序本身進(jìn)行改動(dòng)也會(huì)影響到其他保護(hù)，因此臨時(shí)采用了第二套方案，在采樣回路內(nèi)加裝了雙二極管削波電路。經(jīng)過(guò)改造，勵(lì)磁電壓的波形趨于紋波狀，采樣點(diǎn)落在波形的任何地方，都能得到滿足要求的采樣平均值，進(jìn)而解決了轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)誤發(fā)報(bào)警信號(hào)的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)改造，類(lèi)似問(wèn)題沒(méi)有再發(fā)生過(guò)，因而此方案具有極強(qiáng)的可靠性。

5 結(jié)語(yǔ)

乒乓式轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)具有較高的靈敏度和較大的保護(hù)范圍具有極強(qiáng)的實(shí)用性，但在實(shí)際應(yīng)用中容易誤發(fā)報(bào)警信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行采樣回路內(nèi)增加削波電路的改造后，有效地解決了這一問(wèn)題，保障了工廠發(fā)電機(jī)組的平穩(wěn)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 李淑芬.發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)誤發(fā)報(bào)警信號(hào)的原因及處理[J].電工技術(shù)，2013，55（7）：28.

[2] 劉向東.30MW汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)誤動(dòng)作分析[J].中國(guó)科技博覽，2012，16（27）：86.

[3] 朱云上.發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)的分析[J].科技傳播，2013，23（16）：142.