張國(guó)防，馬俊嶺

（河南華潤(rùn)電力首陽山有限公司，河南 洛陽 471943）

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地是發(fā)電機(jī)較為常見的故障類型之一，因此中、大型機(jī)組均按照要求配置轉(zhuǎn)子接地保護(hù)。轉(zhuǎn)子接地保護(hù)是保護(hù)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子最重要電氣量保護(hù)，是轉(zhuǎn)子的主保護(hù)。目前對(duì)于轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)目前并無異議，各機(jī)組均已配置。但對(duì)于轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)，爭(zhēng)議較大，目前兩點(diǎn)接地投與不投的現(xiàn)象均存在。

1 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地的危害

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣損壞后會(huì)造成轉(zhuǎn)子繞組一點(diǎn)接地故障，嚴(yán)重者會(huì)造成轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)（多點(diǎn)）接地故障。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地故障較為常見，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生過多次轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地故障。轉(zhuǎn)子發(fā)生一點(diǎn)接地故障時(shí)，由于沒有形成閉合的回路，因此對(duì)發(fā)電機(jī)的危害性較小。但是如果發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子再發(fā)生第二點(diǎn)接地故障，則會(huì)形成閉合回路，轉(zhuǎn)子回路會(huì)流過相大的故障電流，燒壞發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，以及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁繞組，同時(shí)還會(huì)造成軸系及汽機(jī)磁化。同時(shí)由于勵(lì)磁繞組部分被短接，使發(fā)電機(jī)氣隙磁通失去平衡，從而會(huì)引起發(fā)電機(jī)嚴(yán)重的振動(dòng)，從而造成災(zāi)難性的后果。嚴(yán)重威脅著電廠主設(shè)備及電網(wǎng)系統(tǒng)的安全。

2 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)簡(jiǎn)介

2.1 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)原理目前主要有乒乓式保護(hù)和注入式保護(hù)。乒乓式保護(hù)原理是研發(fā)較早，使用較為普遍，本文對(duì)品乒乓式保護(hù)簡(jiǎn)要介紹。

乒乓式保護(hù)原理：采用乒乓式開關(guān)切換原理，通過求解兩個(gè)不同的接地回路方程，實(shí)時(shí)計(jì)算轉(zhuǎn)子接地電阻值和接地位置。原理圖見圖1 所示。其中，S1、S2 為由微機(jī)控制的電子開關(guān)，Rg 為接地電阻，α 為接地點(diǎn)位置，E 為轉(zhuǎn)子電壓(考慮它的變化，新的電動(dòng)勢(shì)以E’表示)。兩個(gè)降壓電阻R，一個(gè)測(cè)量電阻R1。計(jì)算接地位置并記憶，為判斷轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地作準(zhǔn)備。為防止保護(hù)誤動(dòng)及計(jì)算溢出，特設(shè)啟動(dòng)判據(jù)：E>40V。

圖1 轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)切換采樣原理接線圖

當(dāng)Rg 小于或等于接地電阻整定值時(shí)，經(jīng)延時(shí)發(fā)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地信號(hào)或作用于跳閘。

2.2 轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)

若發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路再發(fā)生轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地裝置動(dòng)作后發(fā)出信號(hào)，人工投入兩點(diǎn)接地裝置，此時(shí)保護(hù)裝置接地電阻和接地位置發(fā)生變化，當(dāng)其變化值超過規(guī)定值時(shí)，轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)動(dòng)作于停機(jī)。

3 轉(zhuǎn)子接地保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)配置問題

3.1 轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)配置

目前根據(jù)《GBT 14285-2006 繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》4.2.11 的規(guī)定，“對(duì)于1MW 及以上的發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)專用的轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)裝置延時(shí)動(dòng)作于信號(hào)，宜減負(fù)荷平穩(wěn)停機(jī)，有條件時(shí)可動(dòng)作于程序跳閘?！蹦壳艾F(xiàn)場(chǎng)均按照要求配置有轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)。

但對(duì)于保護(hù)出口方式，目前現(xiàn)場(chǎng)整定方式不一，部分電廠保護(hù)出口方式為報(bào)警；部分電廠保護(hù)出口方式為跳閘。根據(jù)機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況，以上保護(hù)出口方式均滿足《GBT 14285-2006 繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》、《DLT 684-2012 大型發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)整定計(jì)算導(dǎo)則》的相關(guān)要求，并無問題。但對(duì)于轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)投跳閘的機(jī)組，目前轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地低定值段延時(shí)需合理配置，部分機(jī)組整定延時(shí)為3s 或者更小，存在較大的風(fēng)險(xiǎn)，動(dòng)作延時(shí)宜整定為5～10s。

3.2 轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)配置

目前對(duì)于轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)配置現(xiàn)場(chǎng)存在較大爭(zhēng)議，部分機(jī)組選擇在轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地報(bào)警后，手動(dòng)投入兩點(diǎn)接地，發(fā)生兩點(diǎn)接地保護(hù)后由轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)動(dòng)作跳閘；部分機(jī)組已取消轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)。

目前對(duì)于配置轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)并無相關(guān)國(guó)標(biāo)、行標(biāo)、導(dǎo)則相支撐?！禛BT 14285-2006 繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》《DLT 671-2010 發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù)裝置通用技術(shù)條件》導(dǎo)則中對(duì)發(fā)變組保護(hù)裝置的要求中也已刪除了轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)，即不再要求保護(hù)廠家生產(chǎn)的發(fā)變組保護(hù)裝置中配置轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)。、《DLT 684-2012 大型發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)整定計(jì)算導(dǎo)則》中也已刪除了轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)整定的相關(guān)部分，這就意味著現(xiàn)場(chǎng)整定轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)失去了導(dǎo)則支撐。

最新國(guó)標(biāo)、行標(biāo)、導(dǎo)則對(duì)于刪除勵(lì)磁回路兩點(diǎn)接地保護(hù)，表明了行業(yè)內(nèi)對(duì)于轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)存在較大爭(zhēng)議。目前爭(zhēng)議主要集中在以下幾點(diǎn)：

（1）若發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路發(fā)生一開始就是兩點(diǎn)（多點(diǎn)）接地，或者是發(fā)生一點(diǎn)接地后很短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生兩點(diǎn)接地，該保護(hù)將發(fā)生拒動(dòng)。

（2）若在第一個(gè)接地故障點(diǎn)勵(lì)磁回路的正極或負(fù)極端，電橋在第二點(diǎn)接地故障時(shí)無輸出，該保護(hù)將有100%的死區(qū)而拒動(dòng)。

（3）水電機(jī)組、大型外國(guó)機(jī)組均不配置轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)。基于以上爭(zhēng)議，不建議投入兩點(diǎn)接地保護(hù)。

（4）轉(zhuǎn)子電壓電纜選型問題的探討。目前根據(jù)《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》第11.2.2 要求“發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)裝置原則上應(yīng)安裝于勵(lì)磁系統(tǒng)柜。接入保護(hù)柜或機(jī)組故障錄波器的轉(zhuǎn)子正、負(fù)極采用高絕緣的電纜且不能與其他信號(hào)共用電纜”的要求現(xiàn)場(chǎng)勵(lì)磁回路電纜均已采用高壓電纜，但保護(hù)裝置內(nèi)部配線卻依然采用低壓電纜見圖2。

圖2 端子排內(nèi)、外部電纜勵(lì)磁電纜圖

根據(jù)相關(guān)參考文獻(xiàn)，機(jī)組事故或異常狀態(tài)下轉(zhuǎn)子均可能存在高電壓，此時(shí)裝置內(nèi)部低壓電纜是否可以亨受高電壓，是值得討論的。因此建議裝置內(nèi)部涉及到轉(zhuǎn)子電壓的電纜采用高壓電纜，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)際情況，建議采用1kV 高壓電纜。

4 結(jié)語

配置轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)目前在行業(yè)內(nèi)并無爭(zhēng)議，但對(duì)于轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)目前爭(zhēng)議較大，建議再發(fā)生轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地的情況下，保護(hù)動(dòng)作跳閘或者機(jī)組減負(fù)荷平穩(wěn)停機(jī)，不必冒著轉(zhuǎn)子磁化的風(fēng)險(xiǎn)運(yùn)行。對(duì)于轉(zhuǎn)子回路二次電纜也應(yīng)考慮各種情況下的高電壓情況，配置高電壓型電纜，確保機(jī)組安全可靠運(yùn)行。