李 波，陳 強(qiáng)，曹 鋼，張 偉

(雅礱江流域水電開發(fā)有限公司，四川 成都 610051)

乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)誤發(fā)信分析及處理

李 波，陳 強(qiáng)，曹 鋼，張 偉

(雅礱江流域水電開發(fā)有限公司，四川 成都 610051)

介紹了乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)原理，分析其誤發(fā)信的可能原因，通過排除法找出大軸接地碳刷接地缺失、大軸接地碳刷刷握與大軸之間距離過大、乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)采樣電阻損壞等問題，采取了針對(duì)性的處理措施，并提出日常維護(hù)重點(diǎn)及運(yùn)行方式建議。

轉(zhuǎn)子接地保護(hù)；誤發(fā)信；接地碳刷；采樣電阻

0 引言

目前，國內(nèi)大中型水電站廣泛采用了注入式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)和乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)。由于這2種保護(hù)的原理不同且不允許2套裝置同時(shí)運(yùn)行，乒乓式轉(zhuǎn)子接地只能保護(hù)加勵(lì)磁運(yùn)行狀態(tài)，注入式轉(zhuǎn)子接地可保護(hù)任何運(yùn)行狀態(tài)，因此大多數(shù)電廠為了避免開停機(jī)的頻繁切換，運(yùn)行時(shí)一般投入注入式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)裝置，而使乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)裝置處于備用狀態(tài)。此時(shí)，若注入式轉(zhuǎn)子接地出現(xiàn)故障，乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)裝置的可靠性將是未知狀態(tài)。以下通過對(duì)乒乓式轉(zhuǎn)子接地誤發(fā)信的原因分析、故障查找及處理，提出轉(zhuǎn)子接地保護(hù)在設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試、運(yùn)行維護(hù)期間需要重點(diǎn)關(guān)注的問題。

1 乒乓式轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)裝置簡介

1.1 裝置原理

設(shè)在轉(zhuǎn)子繞組的K點(diǎn)處發(fā)生經(jīng)對(duì)地電阻Rg的一點(diǎn)接地故障。K點(diǎn)到轉(zhuǎn)子正電壓端的繞組匝數(shù)占轉(zhuǎn)子總繞組匝數(shù)的百分比，即短路點(diǎn)位置為α；S1和S2為2個(gè)電子開關(guān)，由時(shí)鐘脈沖控制其輪流導(dǎo)通(約1次/s)。轉(zhuǎn)子繞組上的電壓U和S1，S2兩端的電壓U1，U2為保護(hù)裝置的測(cè)量值。由于短路點(diǎn)位置α和對(duì)地絕緣電阻Rg是2個(gè)未知數(shù)，2種狀態(tài)下列出2個(gè)方程進(jìn)行聯(lián)列求解,可得出轉(zhuǎn)子接地位置α以及轉(zhuǎn)子接地電阻Rg。當(dāng)滿足Rg小于Rzd(接地保護(hù)定值)時(shí)，保護(hù)裝置發(fā)信。其原理如圖1所示，原理表達(dá)式見式(1)，(2)。

1.2 裝置性能

保護(hù)范圍包括轉(zhuǎn)子繞組及其與勵(lì)磁裝置可控硅之間的電纜、轉(zhuǎn)子繞組至保護(hù)之間的電纜、碳刷、集電環(huán)等勵(lì)磁回路。

當(dāng)發(fā)生轉(zhuǎn)子回路一點(diǎn)接地故障時(shí)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路正對(duì)地電壓和負(fù)對(duì)地電壓不平衡。當(dāng)接地電阻降低至整定值時(shí)，轉(zhuǎn)子接地保護(hù)告警，裝置顯示轉(zhuǎn)子接地電阻Rg以及接地位置α。

圖1 乒乓式轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)原理

2 乒乓式轉(zhuǎn)子接地誤發(fā)信現(xiàn)象

某水電站6臺(tái)機(jī)組，單機(jī)容量均為600?MW，總裝機(jī)容量3?600?MW。轉(zhuǎn)子接地保護(hù)裝置為國電南瑞科技股份有限公司的RCS-985RS/RE型產(chǎn)品，配置有注入式轉(zhuǎn)子接地和乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)裝置，均投一點(diǎn)接地信號(hào)。

4號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)運(yùn)行方式為乒乓式轉(zhuǎn)子接地，2013-12-05T08:09監(jiān)控上報(bào)“4號(hào)機(jī)故障錄波啟動(dòng)告警”、“4號(hào)機(jī)組發(fā)電機(jī)乒乓式轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地動(dòng)作”、“4號(hào)機(jī)組發(fā)電機(jī)乒乓式轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)裝置報(bào)警”，并瞬間復(fù)歸?，F(xiàn)場(chǎng)檢查4號(hào)機(jī)組乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)裝置接地電阻無規(guī)律波動(dòng)，乒乓式保護(hù)裝置勵(lì)磁電壓顯示異常。實(shí)際測(cè)量勵(lì)磁電壓正常，大軸對(duì)地電壓24?V，將其運(yùn)行方式把手分別切至轉(zhuǎn)子絕緣監(jiān)測(cè)和注入式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)，裝置均運(yùn)行正常，無異常告警。

3 誤發(fā)信原因查找及分析

3.1 誤發(fā)信的可能原因

通過對(duì)保護(hù)原理的分析可知，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子接地報(bào)警的可能原因有：發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路發(fā)生瞬間接地、勵(lì)磁電壓異常、測(cè)量回路異常、一點(diǎn)接地保護(hù)裝置異常、大軸接地回路(大軸接地碳刷及所連接的電纜)異常、轉(zhuǎn)子接地保護(hù)二次回路絕緣降低等。

3.2 排查分析

(1)?通過對(duì)故障錄波數(shù)據(jù)的分析，未發(fā)現(xiàn)勵(lì)磁變低壓側(cè)接地現(xiàn)象。由于在轉(zhuǎn)子接地電阻波動(dòng)時(shí)，測(cè)量勵(lì)磁電壓正對(duì)地、負(fù)對(duì)地均正常；將運(yùn)行方式切換至注入式轉(zhuǎn)子接地，裝置運(yùn)行正常、無波動(dòng)現(xiàn)象。因此，可排除勵(lì)磁回路發(fā)生瞬間接地、勵(lì)磁電壓異常的可能。

(2)?由于大軸對(duì)地電壓的存在，所以懷疑接地碳刷接地不良。停機(jī)后對(duì)轉(zhuǎn)子大軸接地內(nèi)外回路檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)接地碳刷磨損嚴(yán)重，積累大量碳粉；進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)接地碳刷沒有接地點(diǎn)。

當(dāng)機(jī)組靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，推力頭和鏡板間未形成油膜，大軸通過軸瓦與油箱形成接地，所以此時(shí)測(cè)量大軸對(duì)地電阻很?。划?dāng)啟機(jī)后，推力頭和鏡板之間形成油膜，此時(shí)轉(zhuǎn)輪與水流介質(zhì)形成接地，接地電阻很大。由此可見，大軸未直接接地問題較為隱蔽，若不將接地碳刷和大軸分離后仔細(xì)測(cè)量對(duì)地電阻，則不易發(fā)現(xiàn)。

(3)?由于不能排除乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)裝置異常、測(cè)量回路存在問題等原因，因此對(duì)其回路及裝置采樣進(jìn)行檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)采樣電阻R損壞。

3.3 原因分析

(1)?大軸接地碳刷刷握與大軸之間距離過大，碳刷松動(dòng)造成磨損過大，有較多碳粉堆積，與大軸接觸不良，造成轉(zhuǎn)子接地保護(hù)裝置計(jì)算存在誤差。

(2)?大軸接地碳刷未接地，存在軸電壓，產(chǎn)生泄漏電流，影響采樣，造成保護(hù)裝置計(jì)算誤差。

(3)?乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)裝置采樣電阻損壞。根據(jù)式(1)可以看出由于電阻損壞，U1，U2變化，將影響保護(hù)裝置采樣和計(jì)算。

4 處理及效果

(1)?調(diào)整刷握與大軸距離。將大軸接地碳刷刷握與大軸之間的距離調(diào)整至13?mm，并固定牢靠。

(2)?加裝接地線。大軸接地碳刷安裝在水車室內(nèi)下導(dǎo)油箱下面的支撐柱上，在水車室內(nèi)墻壁上就近敷設(shè)一根接地銅排，從接地碳刷引出一根接地線至接地銅排，接入接地網(wǎng)，使大軸可靠接地。

(3)?更換電阻R。更換乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)裝置中已損壞的采樣電阻R。

通過以上3項(xiàng)改進(jìn)措施，大軸接地碳刷磨損減小，大軸接地良好，軸電壓消失，乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)裝置運(yùn)行穩(wěn)定，再也沒有出現(xiàn)誤發(fā)信情況。

5 結(jié)束語

此次乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)誤發(fā)信原因，既包括大軸接地碳刷接地點(diǎn)的漏設(shè)計(jì)問題、大軸接地碳刷刷握與大軸之間距離過大的安裝問題、保護(hù)采樣電阻質(zhì)量不可靠的設(shè)備問題，也包括日常維護(hù)質(zhì)量方面的問題，因而必須從以下幾方面加以改進(jìn)。

(1)?完善檢修項(xiàng)目。通過乒乓式保護(hù)裝置的采樣、接地試驗(yàn)，端子緊固，全面檢查回路的完整性和裝置的可靠性，并新增大軸接地電阻測(cè)量、乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)采樣電阻值測(cè)量、大軸接地碳刷磨損情況統(tǒng)計(jì)等工作項(xiàng)目。

(2)?調(diào)整運(yùn)行方式。由于轉(zhuǎn)子接地保護(hù)原理的限制，對(duì)同時(shí)配置注入式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)、乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)的機(jī)組，正常運(yùn)行時(shí)只能投入1套，因此應(yīng)定期輪換，保證設(shè)備的可靠運(yùn)行。

(3)?把好設(shè)備設(shè)計(jì)、安裝驗(yàn)收關(guān)。大軸接地碳刷無接地事故警示電廠技術(shù)人員，必須在機(jī)組設(shè)計(jì)、安裝及驗(yàn)收各個(gè)階段，把好質(zhì)量關(guān)，防止新設(shè)備“帶病”投產(chǎn)的情況發(fā)生。

1?陳??俊，王??光，嚴(yán)??偉，等．關(guān)于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)的幾個(gè)問題的探討[J]．電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2008(1)．

2?李義民．135?MW和330?MW空冷發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地故障的檢查及處理[J]．電力安全技術(shù)，2013(3)．

陳??強(qiáng)(1985-)，男，助理工程師，主要從事發(fā)電廠繼電保護(hù)工作。

曹??鋼(1985-)，男，助理工程師，主要從事發(fā)電廠繼電保護(hù)工作。

張??偉(1986-)，男，助理工程師，主要從事發(fā)電廠繼電保護(hù)工作。

2014-12-22；

2015-02-29。

李??波(1986-)，男，助理工程師，主要從事發(fā)電廠繼電保護(hù)工作，email：116201306@qq.com。