覃川

摘? 要：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地試驗(yàn)作為發(fā)電廠定期工作，通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)裝置是否正常工作，避免轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地時(shí)，運(yùn)行人員不知道，不能正確按運(yùn)行規(guī)程進(jìn)行監(jiān)視處理，以致發(fā)生轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地，危及發(fā)電機(jī)安全。該文針對(duì)常規(guī)一點(diǎn)接地試驗(yàn)存在的隱患，提出自制試驗(yàn)工具的意義和方法，以期運(yùn)維人員更好地掌握轉(zhuǎn)子接地保護(hù)的原理，了解轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地試驗(yàn)的安全隱患和方法。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù);試驗(yàn)工具;勵(lì)磁系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM855? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 轉(zhuǎn)子接地保護(hù)原理

1.1 轉(zhuǎn)子接地保護(hù)反映的內(nèi)容

當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生一點(diǎn)接地故障時(shí)，并不構(gòu)成電流通路，無(wú)電流流過(guò)故障點(diǎn)，勵(lì)磁電壓仍保持不變，可以繼續(xù)運(yùn)行，對(duì)發(fā)電機(jī)并無(wú)直接危害。但卻是一種不正常的運(yùn)行方式，應(yīng)安排停機(jī)檢查。

如果勵(lì)磁繞組再發(fā)生一點(diǎn)接地，則將造成兩點(diǎn)接地短路，則一部分勵(lì)磁繞組被短接，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子勵(lì)磁發(fā)生畸變，力矩不平衡，將引起機(jī)體強(qiáng)烈振動(dòng)，嚴(yán)重危害發(fā)電機(jī)安全，并且由于故障點(diǎn)流過(guò)很大的故障電流，將產(chǎn)生電弧燒壞勵(lì)磁線圈和轉(zhuǎn)子本體，甚至引起火災(zāi)。

轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)反映的是轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地故障，轉(zhuǎn)子本與大軸是絕緣的，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，轉(zhuǎn)子與大軸間電阻減小，以此電阻值為依據(jù)，判斷此保護(hù)是否動(dòng)作，計(jì)算接地位置并記憶，為判斷轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)做準(zhǔn)備，將測(cè)得的a值記憶，再發(fā)生轉(zhuǎn)子的另一點(diǎn)接地故障時(shí)，測(cè)得Δa的變化值，當(dāng)Δa超過(guò)整定值時(shí)，保護(hù)裝置就確認(rèn)為發(fā)生轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地故障，發(fā)電機(jī)應(yīng)立即跳閘。轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地為告警，轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地為跳閘。

1.2 以乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)為例介紹轉(zhuǎn)子接地保護(hù)

通過(guò)圖1可知，S1、S2是由微機(jī)控制的2個(gè)電子開(kāi)關(guān)，E為轉(zhuǎn)子電壓，4個(gè)R為降壓電阻，R1為測(cè)量電阻。當(dāng)S1閉合，S2斷開(kāi)時(shí)，在R1端電壓為U1，當(dāng)S2閉合，S1斷開(kāi)時(shí)，在R1端電壓為U2;ΔU=U1+U2=U1- EU1′/ E′（E′為變化后的電動(dòng)勢(shì)），通過(guò)求解以下2個(gè)不同的接地回路方程，可以計(jì)算轉(zhuǎn)子接地電阻和接地位置：

接地電阻Rg=ER1/3ΔU- R1-2R/3

接地位置a=1/3+V1/3ΔU

乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)原理接線圖，如圖1所示。

乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)必須在機(jī)組空載后才能測(cè)得接地電阻，而直流電源注入式接地保護(hù)，因?yàn)殡S時(shí)有直流電源注入保護(hù)裝置，因此在機(jī)組停機(jī)時(shí)依然能測(cè)得轉(zhuǎn)子接地電阻。但是，當(dāng)機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，象保護(hù)裝置故障或回路斷線而沒(méi)有報(bào)警，運(yùn)行人員就不知道轉(zhuǎn)子是否接地，就需要通過(guò)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地試驗(yàn)，驗(yàn)證保護(hù)裝置是否正常工作。

2 常規(guī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地試驗(yàn)的方法和安全隱患

發(fā)電機(jī)大軸未接地是有害的，大軸對(duì)地的電位差，可能造成大軸通過(guò)軸瓦油隙對(duì)地放電，造成軸瓦燒傷，特別是發(fā)電機(jī)定子線圈發(fā)生匝間短路時(shí)，軸電流會(huì)更大，因此，發(fā)電機(jī)大軸是經(jīng)過(guò)大軸接地碳刷接地的，釋放靜電能量，測(cè)量發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣，就是將正對(duì)大軸（地）或負(fù)對(duì)大軸（地）短接，驗(yàn)證發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置是否正確測(cè)得接地電阻和接地位置，轉(zhuǎn)子接地保護(hù)是否正確報(bào)警，測(cè)得接地電阻和接地位置是否正確，接地電阻是否為0（如裝置內(nèi)部無(wú)試驗(yàn)電阻），接地位置是否靠近轉(zhuǎn)子勵(lì)磁引線邊緣，如不正確，證明保護(hù)裝置工作不正常。

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)接線圖，如圖2所示。

2.1 在保護(hù)裝置端子上進(jìn)行轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地試驗(yàn)

在保護(hù)裝置端子上進(jìn)行轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地試驗(yàn)，是采用短接線來(lái)短接保護(hù)裝置上的“+”對(duì)“大軸”或“-”對(duì)“大軸”對(duì)應(yīng)的接線端子，短接時(shí)間約大于轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)報(bào)警時(shí)間，短接后，查看保護(hù)裝置是否正常報(bào)警，測(cè)得接地電阻和接地位置是否正確，證明保護(hù)裝置工作不正常。

2.2 在勵(lì)磁系統(tǒng)屏柜端子或元件上進(jìn)行轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地試驗(yàn)

在滅磁開(kāi)關(guān)引出正、負(fù)母排上可以進(jìn)行轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地試驗(yàn)，試驗(yàn)方法是采用短接線來(lái)短接滅磁開(kāi)關(guān)上的“正母排”對(duì)“地”或“負(fù)母排”對(duì)“地”，并且，也可以在滅磁開(kāi)關(guān)或勵(lì)磁功率柜的連接轉(zhuǎn)子正負(fù)極端子或元件上進(jìn)行一點(diǎn)接地試驗(yàn)，判斷方法與2.1相同。

2.3 在發(fā)電機(jī)集電環(huán)上進(jìn)行轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地試驗(yàn)

因發(fā)電機(jī)滑環(huán)屬于轉(zhuǎn)動(dòng)部件，碳刷與滑環(huán)相連，刷架與碳刷相連，刷架是固定部件，因此，在發(fā)電機(jī)正負(fù)刷架上進(jìn)行轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地試驗(yàn)，可避免二次端子線松動(dòng)斷線、二次端子找錯(cuò)誤短、中間元件或連接線故障、試驗(yàn)開(kāi)關(guān)柜門(mén)等問(wèn)題，并且可以驗(yàn)證接地碳刷是否與大軸接觸不良，是最直觀的試驗(yàn)方法，試驗(yàn)方法就是采用短接線來(lái)短接 “+刷架”對(duì)“地”或“-刷架”對(duì)“地”，判斷方法與2.1相同。

2.4 常規(guī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地試驗(yàn)安全隱患

無(wú)論采用哪種試驗(yàn)方法，只要按照正確的操作規(guī)程進(jìn)行轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地試驗(yàn)，可避免誤短接，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子正負(fù)極短路或其他元件誤接地的安全隱患，但是，如果在試驗(yàn)前保護(hù)裝置就已經(jīng)工作不正?；蜻B接部件松動(dòng)，不能判斷轉(zhuǎn)子是否已經(jīng)發(fā)生了一點(diǎn)接地故障，此時(shí)，再進(jìn)行接地試驗(yàn)，將會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地，危及發(fā)電機(jī)安全。因此，進(jìn)行轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)防止兩點(diǎn)接地故障的發(fā)生。

3 制作轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地試驗(yàn)工具的意義和方法

3.1 意義

進(jìn)行轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地試驗(yàn)，驗(yàn)證發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置是否正常工作，如果發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置的接地保護(hù)功能已經(jīng)不正?；蚪拥靥妓⑴c大軸接觸不良及其他連接部分松動(dòng)，已有一點(diǎn)接地故障的存在時(shí)，在試驗(yàn)過(guò)程中，可防止兩點(diǎn)接地故障的發(fā)生。通過(guò)1 kΩ～2 kΩ的接地電阻，可防止試驗(yàn)時(shí)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)純金屬性接地，即使一點(diǎn)直接接地短路，另一點(diǎn)經(jīng)過(guò)1kΩ～2 kΩ電阻接地短路，通過(guò)2個(gè)接地點(diǎn)的電流不會(huì)超過(guò)1 A，不會(huì)影響發(fā)電機(jī)氣隙磁場(chǎng)，也不會(huì)發(fā)生因過(guò)流而燒壞轉(zhuǎn)子繞組的事故。

3.2 材料及作用

材料及作用見(jiàn)表1。

序號(hào) 材料名稱(chēng) 數(shù)量/單位 規(guī)格 作用

1 直流電壓表 1/只 ±300 V 測(cè)量轉(zhuǎn)子正對(duì)地或負(fù)對(duì)地電壓（量程應(yīng)大于轉(zhuǎn)子額定電壓）

2 直流電流表 1/只 ±500 mA 測(cè)量轉(zhuǎn)子正對(duì)地或負(fù)對(duì)地電流

3 直流電阻 1/只 1 kΩ～2 kΩ 試驗(yàn)電阻（小于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)報(bào)警定值、大于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)跳閘定值、可從廢棄的模件上取下并用電烙鐵烙接）

4 小改刀 3/把 連接試驗(yàn)線，使試驗(yàn)時(shí)能與被試驗(yàn)設(shè)備接觸牢固（可選用改刀頭損壞并廢棄的小改刀）

5 絕緣銅線 3/ m 4 mm2帶絕緣層

6 小木盒 1/個(gè) 可嵌入安裝數(shù)字式電壓表和電流表 安裝嵌入存放試驗(yàn)設(shè)備（也可用木板制作小木盒）

7 絕緣膠布 1/卷 包裹絕緣銅線與小改刀的不絕緣部份

8 電鉆 1/把 對(duì)小木盒打孔

9 小刀 1/把 對(duì)小木盒打孔修整

3.3 轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地試驗(yàn)工具原理接線圖（圖3）

3.4 轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地試驗(yàn)工具安裝示意圖（圖4）

4 轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地試驗(yàn)工具的使用方法

4.1 測(cè)量轉(zhuǎn)子正負(fù)極對(duì)地電壓測(cè)量

當(dāng)轉(zhuǎn)子回路對(duì)地（大軸）絕緣很好時(shí)，正對(duì)地加上負(fù)對(duì)地小于轉(zhuǎn)子額定電壓，絕緣一般是正對(duì)地和負(fù)對(duì)地各為運(yùn)行工況下全電壓的一半。

測(cè)試結(jié)論：機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，測(cè)量轉(zhuǎn)子電壓，正對(duì)地電壓為正值，負(fù)對(duì)地電壓為負(fù)值，2個(gè)值的絕對(duì)值應(yīng)基本相同，經(jīng)過(guò)在某水電站試驗(yàn)，如果出現(xiàn)2個(gè)值的絕對(duì)值之差較大或者某個(gè)值對(duì)地電壓接近于0，則可認(rèn)為勵(lì)磁回路存在接地故障或隱患。

4.2 轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地試驗(yàn)

當(dāng)轉(zhuǎn)子回路對(duì)地（大軸）絕緣很好時(shí)，那么進(jìn)行接地試驗(yàn)就不會(huì)把試驗(yàn)電阻與轉(zhuǎn)子之間構(gòu)成通路，不會(huì)短接勵(lì)磁繞組，也就不會(huì)有直流電流產(chǎn)生。

測(cè)試結(jié)論：（1）如果直流電流表指針有變化，根據(jù)某水電站試驗(yàn)結(jié)論，顯示電流值的絕對(duì)值大于50 mA（測(cè)得電流I=某水電站轉(zhuǎn)子正常運(yùn)行電壓U/1kΩ～U/2 kΩ，計(jì)算直流電流50 mA～200 mA），則可認(rèn)為勵(lì)磁回路存在接地故障或接地隱患;（2）進(jìn)行一點(diǎn)接地試驗(yàn)時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)發(fā)出轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地信號(hào)報(bào)警，保護(hù)裝置測(cè)得接地位置應(yīng)為試驗(yàn)電阻值，如不報(bào)警或測(cè)試數(shù)據(jù)不正確，證明保護(hù)裝置工作不正?；蜻B接部件松動(dòng)，應(yīng)及時(shí)檢查處理。

綜上所述，通過(guò)自制試驗(yàn)工具，可以避免盲目采用短接線進(jìn)行轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地試驗(yàn)，導(dǎo)致發(fā)生轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地，危及發(fā)電機(jī)安全。即使按照上述方法制作一個(gè)簡(jiǎn)易的小電阻試驗(yàn)工具，也能避免事故發(fā)生，有著保障安全生產(chǎn)的實(shí)際意義，完成試驗(yàn)后，作好記錄，形成歷史趨勢(shì)數(shù)據(jù)對(duì)比，還可作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行工況分析和轉(zhuǎn)子故障分析、原因查找的重要依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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