劉清艷，李 明

（國家能源集團江西電力有限公司萬安水力發(fā)電廠，江西 吉安 343800）

0 引言

發(fā)電機在長期運行過程中,由于轉(zhuǎn)子內(nèi)部受潮、冷卻介質(zhì)泄露、絕緣老化以及機械振動等諸多方面的原因,容易造成轉(zhuǎn)子繞組對地絕緣水平的降低進而引發(fā)轉(zhuǎn)子接地故障。當(dāng)發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生一點接地時，不會對發(fā)電機的安全穩(wěn)定運行構(gòu)成很大的威脅，但當(dāng)發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組出現(xiàn)不同位置的兩點接地或匝間短路時，很大的短路電流可能燒傷轉(zhuǎn)子本體，此外，由于部分轉(zhuǎn)子繞組被短路，使氣隙磁場不均勻或發(fā)生畸變，從而使電磁轉(zhuǎn)矩不均勻并造成發(fā)電機振動，將損壞發(fā)電機[1]。為確保發(fā)電機組的安全運行，當(dāng)發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生一點接地后，保護應(yīng)立即發(fā)出信號，告知運維人員處理，因此轉(zhuǎn)子一點接地保護動作值的準(zhǔn)確性就至關(guān)重要。

1 原有轉(zhuǎn)子一點接地保護校驗方法的不足

在轉(zhuǎn)子一點接地保護動作值校驗過程中，采用的是用滑動變阻器替代發(fā)電機轉(zhuǎn)子回路的電阻，通過逐步降低滑動變阻器的電阻，直至轉(zhuǎn)子一點接地保護發(fā)出信號[2]，此時滑動變阻器的電阻值即為轉(zhuǎn)子一點接地保護的動作值。但由于校驗過程中接線較多且復(fù)雜，容易出現(xiàn)接線混亂，同時滑動變阻器調(diào)節(jié)效率不高，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子一點接地保護校驗的時間較長，且滑動變阻器的調(diào)整精度不夠，造成測得的保護動作值與整定值的誤差有可能會超過規(guī)程要求值±5%，對保護定值的整定有很大影響。轉(zhuǎn)子一點接地保護的定值不準(zhǔn)確會造成保護誤發(fā)告警信號，可能會引起保護誤動，給設(shè)備的安全穩(wěn)定運行帶來隱患。

2 轉(zhuǎn)子一點接地保護校驗改進思路

原有轉(zhuǎn)子一點接地保護校驗過程中影響校驗準(zhǔn)確率及校驗效率的主要原因在于滑動變阻器的調(diào)節(jié)效率及調(diào)節(jié)精度不高，因此考慮用其他方式代替滑動變阻器。而滑動變阻器在轉(zhuǎn)子一點接地保護校驗過程中的主要作用是：①通過不斷調(diào)節(jié)其電阻值，讓轉(zhuǎn)子一點接地保護發(fā)信；②轉(zhuǎn)子一點接地保護發(fā)信后，用萬用表測量此時滑動變阻器的電阻，此電阻即為轉(zhuǎn)子一點接地保護的動作值。如果不再使用滑動變阻器，就應(yīng)使用其他方式來完成這兩項功能。根據(jù)這一思路，設(shè)計了如圖1所示的新的轉(zhuǎn)子一點接地保護裝置的原理框圖。使用試驗電阻代替滑動變阻器的電阻調(diào)節(jié)功能，使用測量電阻及數(shù)顯表代替滑動變阻器的電阻值測定功能。校驗過程中調(diào)節(jié)試驗電阻值使得轉(zhuǎn)子一點接地保護動作，根據(jù)測量電阻上的壓降值計算出整個回路的電流值，從而得出試驗電阻的電阻值，該電阻值即為轉(zhuǎn)子一點接地保護的動作值。

圖1 轉(zhuǎn)子一點接地保護校驗裝置設(shè)計原理框圖

3 新的轉(zhuǎn)子一點接地保護校驗裝置的研制

根據(jù)大致的設(shè)計原理框圖，在這個框圖的基礎(chǔ)上，進一步優(yōu)化、具體化，由于CPU板+LED顯示的方式比普通數(shù)顯表更穩(wěn)定、運算速度更快、精度更高，而且占用的空間還更小，因此考慮使用CPU板+LED顯示代替普通數(shù)顯表。經(jīng)過多次試驗計算，最終決定采用取樣檢測電阻作為測量電阻，試驗電阻采用4個標(biāo)準(zhǔn)電阻和1個多圈精密可調(diào)電阻組成的電阻板，取樣檢測電阻與電阻板的電阻串聯(lián)，通過取樣檢測電阻上的壓降及取樣電阻的電阻值，可以計算得出回路的電流值。已知電阻板的電壓值為220 V，即可計算出電阻板的當(dāng)前電阻值。同時外部的交流220 V電壓經(jīng)過直流電源板后，轉(zhuǎn)換為3路直流電源，1路直流電源電壓值為5 V，作為CPU板的供電電源；1路直流電源電壓值為12 V，作為顯示屏的供電電源，另一路直流電源電壓值為220 V，加在電阻板的兩端，作為電阻板電阻值測定的取樣電壓及校驗電源，如圖2所示。

圖2 轉(zhuǎn)子一點接地保護校驗裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖

新的轉(zhuǎn)子一點接地保護裝置主要包括電源模塊、電阻板、CPU主板和顯示屏4大部分，并結(jié)合內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖，設(shè)計出新的轉(zhuǎn)子一點接地保護校驗裝置的外部結(jié)構(gòu)圖，如圖3所示，裝置上的3個調(diào)節(jié)旋鈕（調(diào)節(jié)精度分別為10 kΩ、1 kΩ、0.1 kΩ）用于調(diào)節(jié)電阻板的電阻值。

圖3 新的轉(zhuǎn)子一點接地保護裝置的外部結(jié)構(gòu)圖

4 新的轉(zhuǎn)子一點接地保護校驗裝置優(yōu)點

（1）轉(zhuǎn)子一點接地保護動作值測定更準(zhǔn)確；

（2）轉(zhuǎn)子一點接地保護的校驗時間更短，效率更高；

（3）轉(zhuǎn)子一點接地保護動作值校驗結(jié)果直接顯示，更為直觀；

（4）轉(zhuǎn)子一點接地保護校驗過程中接線更為簡單，出錯概率更低。

5 結(jié)語

轉(zhuǎn)子一點接地保護定值的準(zhǔn)確性對機組的安全穩(wěn)定運行有著很大的影響，本文通過設(shè)計研制出一種新的轉(zhuǎn)子一點接地保護校驗裝置，大大提高了轉(zhuǎn)子一點接地保護校驗過程中動作值測定準(zhǔn)確性的同時又提升了校驗工作的效率，保障了轉(zhuǎn)子一點接地保護動作的可靠性，具有很好的推廣和應(yīng)用價值。