(1.雅礱江流域水電開發(fā)有限公司，四川 成都 610000；2.四川管理職業(yè)學(xué)院，四川 成都 610000)

轉(zhuǎn)子一點接地保護，根據(jù)原理的不同目前可分為非注入式保護和注入式保護兩種。非注入式保護(包括電橋式和乒乓式)原理簡單、造價低且可靠, 但這種原理的保護是建立在有一定勵磁電壓的基礎(chǔ)上的, 否則計算出來的電阻不準(zhǔn)確，即在發(fā)電機的啟停機過程當(dāng)中, 轉(zhuǎn)子接地保護將失去作用。注入式保護需要外加輔助電源, 它分為疊加直流電壓式、疊加交流電壓式以及疊加方波電壓式，這種保護不論發(fā)電機在靜止?fàn)顟B(tài)還是在運行狀態(tài), 都能正常發(fā)揮保護的作用。大型發(fā)電機一般宜采用疊加方波電壓式原理的注入式保護。

1 工程概況

錦屏二級水電站位于四川省涼山州鹽源縣和木里縣交界處，安裝8臺單機容量600MW混流式水輪發(fā)電機組，年平均發(fā)電量為242.3億kW·h。電站主接線采用兩臺發(fā)電機對應(yīng)一臺變壓器的擴大單元接線，發(fā)電機與主變之間有斷路器，機組均采用自并勵勵磁方式。每臺發(fā)電機配置2套轉(zhuǎn)子接地保護裝置，分別為南瑞繼保985RS注入式轉(zhuǎn)子接地保護裝置、南瑞繼保985RE乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護裝置，通過切換把手控制投入其中一套保護，正常情況下均投入注入式轉(zhuǎn)子接地保護。

2 轉(zhuǎn)子一點接地保護動作情況

2016年3月20日，1號機組正常運行時，監(jiān)控系統(tǒng)多次發(fā)注入式轉(zhuǎn)子一點接地保護報警信號，最長持續(xù)時間為17s，最短持續(xù)時間為3s，總共報警9次，時間從17時22秒—17時5分5秒?，F(xiàn)場人員將把手切換至乒乓式后，乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護于當(dāng)日17時5分29秒出口跳閘，跳閘后，將把手切換至注入式轉(zhuǎn)子接地保護裝置，其顯示電阻值為300kΩ,α為50%，接地電阻恢復(fù)正常。保護裝置動作報文見表1。

表1 1號機組乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護動作報文顯示

3 跳閘數(shù)據(jù)分析及故障排查

繼保人員現(xiàn)場檢查轉(zhuǎn)子接地保護裝置及回路無異常，電氣人員搖測轉(zhuǎn)子絕緣電阻正常，對轉(zhuǎn)子繞組及其至保護之間的電纜、碳刷、集電環(huán)、整流回路進行全面檢查，發(fā)現(xiàn)大軸接地碳刷與大軸接觸面部分涂有油漆且大軸上有一處明顯坑洼，盤車過程中發(fā)現(xiàn)大軸接地電阻最大為3MΩ左右。

電氣人員處理好大軸油漆并調(diào)整大軸接地碳刷位置后，次日在1號機組開機至空轉(zhuǎn)態(tài)進行檢查，此時，注入式轉(zhuǎn)子接地保護測得電阻值為300kΩ，并未發(fā)現(xiàn)任何異常，但是1號機組開至空載態(tài)后注入式轉(zhuǎn)子接地保護動作。

查看保護第一次動作后故障錄波裝置波形數(shù)據(jù)，勵磁變高低壓側(cè)電流及勵磁電壓、勵磁電流在保護動作前后都幾乎無變化。另查看乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護裝置動作時的波形，可知保護動作時勵磁電壓正(UR+)對地為120.8V，勵磁電壓負(UR-)對地為-48V，轉(zhuǎn)子絕緣電阻(Rg)為2160Ω，接地位置(α)為38.48%。對勵磁電壓正(UR+)和勵磁電壓負(UR-)進行諧波分析發(fā)現(xiàn)，UR+的基波分量所占比例為94.5%，UR-的基波分量所占比例為103.4%(見圖1～圖3)。

圖1 第一次保護動作后的保護裝置內(nèi)波形分析

圖2 第一次保護動作后的保護裝置內(nèi)勵磁電壓正(UR+)諧波分析

圖3 第一次保護動作后的保護裝置內(nèi)勵磁電壓負(UR-)諧波分析注：由于直流分量為負值，超出軟件計算范圍，故含有率不顯示。

根據(jù)轉(zhuǎn)子接地保護保護范圍：轉(zhuǎn)子繞組及其與勵磁裝置可控硅之間的電纜，轉(zhuǎn)子繞組至保護之間的電纜、碳刷、集電環(huán)、整流回路，機組處于空載態(tài)后，整流模塊可控硅導(dǎo)通，轉(zhuǎn)子接地保護的保護范圍延伸到了勵磁變低壓側(cè)。結(jié)合故障數(shù)據(jù)勵磁變差動未動，勵磁變兩側(cè)電流幾乎無變化，勵磁電壓正(UR+)和勵磁電壓負(UR-)基波含量大，接地位置(α)為38.48%(接近50%)，且機組在停機態(tài)轉(zhuǎn)子絕緣正常，空載態(tài)后保護動作跳閘的情況，綜合判斷故障類型為勵磁變低壓側(cè)單相接地故障。

經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，勵磁變低壓側(cè)B相有細鐵絲掉落，因該鐵絲從柜頂逐漸掉落導(dǎo)致勵磁變低壓側(cè)B相一點接地。根據(jù)圖4，當(dāng)晶閘管VT3導(dǎo)通時，相當(dāng)于勵磁繞組正端接地；當(dāng)晶閘管VT4導(dǎo)通時，相當(dāng)于勵磁繞組負端接地，在1 個工頻周期內(nèi)，勵磁繞組的正端和負端各有1/3的時間接地，故轉(zhuǎn)子接地保護裝置動作。

4 結(jié) 語

勵磁變通常采用Y/D11接線，低壓側(cè)為不接地系統(tǒng)，因此，低壓側(cè)出現(xiàn)單相接地時不會引起故障電流的增加(僅為電容電流)，勵磁變差動保護及速斷過流保護均不會動作，同時，變壓器的繞組連接方式對高、低壓側(cè)的單相接地故障起隔離作用，發(fā)電機的定子接地保護也無法為低壓側(cè)接地故障提供有效的保護；受安裝空間和工程造價的限制，勵磁變的低壓側(cè)沒有裝設(shè)專門的絕緣檢測裝置，從而形成了勵磁變保護配置方案事實上的“死區(qū)”。

此次案例說明轉(zhuǎn)子接地保護可以在機組空載及負荷狀態(tài)下檢測出勵磁變低壓側(cè)單相接地故障。當(dāng)勵磁變低壓側(cè)單相接地時，勵磁繞組在一個周期內(nèi)將交替出現(xiàn)“負極接地”→“正常”→“正極接地”→“正?！钡难h(huán)狀態(tài)， 因此，當(dāng)轉(zhuǎn)子接地保護動作且接地位置為50%時，勵磁變低壓側(cè)單相接地故障也應(yīng)是排查轉(zhuǎn)子接地故障點的一個重要環(huán)節(jié)。