1 000 MW发电机转子接地报警的分析

罗 真， 罗 景， 余 敏

（1.神华国华浙能发电有限公司，浙江 宁海 315612；2.临西县供电公司，河北 临西 054900；3.宁海县供电局，浙江 宁海 315600）

神华国华浙能发电有限责任公司5号发电机组是上海电气集团股份有限公司制造的1 000 MW燃煤火力发电机组，励磁系统选用三机无刷励磁方式，永磁机磁极、励磁机电枢、旋转整流装置与发电机同轴旋转，励磁调节器为瑞士ABB公司的Unitrol 5000系列，配有转子接地保护装置UNS 3020。

1 转子一点接地保护继电器

发电机转子回路发生一点接地故障时，由于没有形成电流回路，故对发电机没有直接影响，机组不会跳闸，只发出信号或自投发电机转子回路二点接地保护装置。虽然转子一点接地对发电机的危害并不严重，但如不及时处理，就有可能导致两点接地，此时由于破坏了转子磁通的平衡，可能引起发电机的强烈振动，甚至将转子绕组烧损。

UNS 3020转子接地保护继电器是一个独立的保护继电器，作为发电机整个转子回路的接地故障保护，监视发电机转子回路的对地绝缘，具有二段结构，一段报警，二段跳闸，每段定值和延时可单独调整。

转子接地保护一段报警定值设定为2 kΩ，延时3 s报警；二段报警定值设定为0.5 kΩ，延时2 s跳闸。由于浙江电网曾多次出现转子接地保护动作导致发电机停运故障，因此要求暂时将转子接地二段报警由跳闸改为投信。故二段报警出口增加了1个出口压板并临时退出，这样转子对地电阻即使降低到二段报警定值，发电机也不会跳闸。

在励磁系统调试期间，通过加入电阻和电容模拟发电机转子回路参数的方法，调整转子接地保护测量电压平衡，然后将保护接入转子回路，对电阻值和时间进行设定，调试结果正常。

2 装置异常现象

2.1 异常事件经过

某日5号机励磁调节器柜ECT控制面板发出“转子接地故障”信号，NCS操作员工作站发“发电机转子接地报警”，集控室OM上发“EXC SYS FLT”与“MAIN EXC STATEAR”， 打开柜门发现发电机转子接地继电器一段报警灯动作亮。首先对发电机转子实际对地电压进行测量，检查结果发现转子正对地、负对地电压偏差不大，相差大约为10 V左右，不构成报警条件。就地复归转子接地保护，报警灯灭。励磁手操器复归后，所有报警消失。再次测量转子回路正负对地电压，已经平衡。由于调试期间结果正常，初步判断是瞬间绝缘下降，报警持续几秒钟即消失。

3日后再次出现同样情况，检查结果与之前类似，如此短的时间内出现2次转子接地报警，确实不是正常现象，转子接地保护的平衡、测量电压准确度、发电机转子回路包括从发电机一直到保护室上百米的电缆绝缘情况都是怀疑的重点。在停机消缺期间，电气一次、二次联合进行检查，通过比对5号、6号发电机转子回路工况，终于发现了问题所在。

2.2 原因分析

发电机转子一点保护接线如图1所示。机组正常运行时，通过X49：2和X49：3的2个端子将转子正负电压引入转子接地保护装置F76，图中熔丝F14的作用是转子过电压时及时熔断保护该继电器，电容C14/C15/C20/C21和电阻R14/R15构成阻容吸收回路。F76的接地点通过端子X49：4连接到发电机转子励磁机侧接地。如果接地点错误，实际测量的接地点不是转子实际的接地点，电桥平衡被打破，转子接地保护就会动作报警。

图1 转子接地保护一次接线图

经过仔细检查，发现5号发电机在停机检修后，检修人员未将A点即转子大轴接地点接入，造成了F76发电机转子一点接地保护继电器测量到的转子正、负对地电压在转子高速运转时不平衡。将A点接地线接入后，转子接地保护不再出现误报警。

调试期间还出现过将接地线接到发电机励磁机侧碳刷上的情况，如果将接地点接错，比如发电机励磁机碳刷上，或接在发电机机座上（最初调试时发现过这样的现象），将会使发电机转子表面产生环流，长期运行会使转子表面磁化，对发电机转子的绝缘造成严重影响，也会影响转子接地保护的正常工作。

发电机转子大轴接地点应在励磁机侧接地碳刷，必须有2个碳刷接地，保证了当有1个接触不好时，接地保护仍然不会误动。如果发现碳刷磨损，应及时进行更换，平时要注意保持碳刷的清洁。停机检修时应重点对发电机励磁机侧接地碳刷进行检查紧固，避免同样的问题再次发生。

因为是三机励磁系统，主励磁机和发电机均配有转子接地保护，不管是哪个保护报警，在励磁调节器ECT控制面板上均发出同样的信号“励磁系统故障”，要区分信号来源，需要在集控室或者后台画面上进行判别。

3 结语

发电机转子接地保护回路比较长，运行时受到影响的点比较多，如碳刷接地不良、屏柜接线松动都可能导致保护误动作，所以应定期对接地保护装置进行试验，停机时应对碳刷的磨损度进行测试，避免出现碳刷接触不良的现象。

[1]孟凡超，吴龙.发电机励磁技术问答及事故分析[M].北京：中国电力出版社，2008.

[2]马铁军，胡贤优.发电机转子接地保护频繁退出运行原因分析与改进措施[J].内蒙古电力技术，2009，27（2）：16-18.