发电机转子一点接地保护误发报警信号的原因分析与处理

庞万禄

摘 要：发电机在我国的工业化生产中占有重要的地位，能够有效保障工业生产的顺利进行。该文以某电厂的主6kV系统发电机组为例，根据发电机转子一点接地保护的原理和优缺点，对转子一点接地保护误发报警信号的原因和处理方法进行了分析，力求进一步提高发电机的工作效率。

关键词：发电机转子 一点接地保护 误发报警信号 原因

中图分类号：TM74 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）03（c）-0032-01

发电机转子主要由铁芯绕组、护环、滑环、中心环等部件组成，用于产生磁场进而发电。某电厂的主6kV系统发电机组是该厂的主要保安电源，其装机容量虽仅为3×13.5MW，却关系到整个工厂的平稳运行。该机组的原保护是传统继电器屏，在实际工作中无法满足无人运行的现代工作需求，因此工厂采用EDCS综合自动化系统对其进行了改造，并配备了新型微机保护。

1 EDCS综合自动化系统概述

6kV系统发电机组中的EDCS综合自动化系统能够对运行参数进行远方监测和电气控制，还能把机组的继电保护功能简单化。该机组的保护设备装于主控室的保护屏，数量为两套，分别为主保护单元的EDCS-7350及后备保护单元的EDCS-7340，EDCS-7350用于实现机组主要的继电保护功能，EDCS-7340用于实现部分的保护功能和监测控制功能，两套设备共同工作，以确保机组的继电保护的可靠及准确[1]。其中，发电机的一点接地保护功能通过EDCS-7350设备得以实现，是重要的发电机励磁系统保护。系统使用了乒乓式一点接地保护进行改造，由于发电机励磁回路的二点接地可能会产生故障电流通路，进而对发电机造成损害，因而需要根据一点接地保护的信号来加强监控管理。但改造完成后，其一点接地保护就经常误发报警信号。

2 乒乓式转子一点接地保护的原理及优缺点

2.1 乒乓式转子一点接地保护的原理

发电机转子一点接地保护的逻辑关系为：当接地电阻小于保护定值这一判据条件满足时，转子一点接地保护就会启动，进行转子两点的接地电阻的计算，并投入到转子两点的接地保护中，5s的延时后转子一点接地发出报警信号，如果其后故障的延时条件依然满足，会持续延时600s后再次驱动，同时配置一点接地的出口。在实际工作中，并未配置一点接地的出口。

实际中，采取了切换采样式的原理进行转子的一点接地保护。根据其原理，系统于的负极α处通过电阻实现接地，其中是转子的励磁电压，和是检测时的附加电阻，S1和S2两个电子开关的状态受单元时钟脉冲所控制，当S1闭合时则S2会打开，当S1打开时则S2会闭合，两个开关通过打开和闭合的循环实现交替运行，由于其过程与打乒乓球的过程相类似，因而被称为乒乓式转子一点接地保护[2]。

通过分析，可以得出以下公式：

=-（），α=

<时则可判定为出现转子一点接地。

在计算保护时应注意，只有>50V，单元才会进行切换采样的操作。为确保和的正确，回路中加入的滤波环节不能过大，否则会使采样值产生较大波动，因此切换采样时，应采用40ms/次的采样时间，即两个交流信号周期，每周期采样16点，除去过大和过小的值后求出平均值，并以平均值计算。

2.2 乒乓式转子一点接地保护的优缺点

乒乓式一點接地保护的灵敏度较高、保护范围较大且功耗较小，在电力系统中被广泛使用，但这一保护以S1、S2两个开关顺序切换中励磁电压的稳定为基础，缺少对非线性元件在开关切换中造成的暂时性影响的考虑，因此，如果系统的励磁回路进入了一定的交流分量，就会启动保护设备[3]。

3 报警信号频发的原因

新系统的微机保护在完成改造后即投入使用，电系统的#1、#2发电机也于新III段的母线上开始运作。新系统使用后一段时间，EDCS系统开始频发发电机转子一点接地的报警信号，主机窗口中出现#1机主保转子一点接地的报警启动及消除等信号，排查后并没有在发电机的励磁回路中发现接地点，进而判定这一报警属于误发。对保护记录进行查询后发现，转子接地保护的报警信息发出时转子接地出现<的情况，属于正常报警，且经过计算未发现问题，因而排除了微机保护自身的问题，进而通过测量回路进行原因的排查。

示波器测量后的结果显示，系统的励磁回路的电压波形出现了较大失真，波形呈现锯齿形状。根据保护采样原理，采样时间是40ms/次，每个周期采样16次。按未启动计算，每2s进行1次切换采样，S1、S2每次吸合0.25s，并于S2吸和之前和释放之前0.1s内分别对、和、进行采样；按启动计算，每1s进行2次切换采样，S1、S2每次吸合0.25s，同样于S2吸和之前和释放之前0.1s内分别对、和、进行采样。但实际操作时，由于两个采样开关的吸合时间长并且不够稳定，因此在开关的切换上未按照控制脉冲进行控制，造成励磁回路的电压波形出现了较大失真，使实际的采样点在电压信号的波形上形成了不均衡的落点。

4 报警频发的解决办法

根据工程难度和改造时间等方面的考虑结果，工厂决定对励磁回路的电压信号进行改进进而解决转子一点接地的频繁报警，方案制定如下。

第一套方案：把励磁系统的电压信号用作采样开关控制脉冲，同步二者后尽可能使采样点落于采样时间内，并对程序的算法进行优化，使保护的可靠性得到提高。

第二套方案：采样回路内增加削波电路，平缓采样波形并使其趋于纹波状，进而满足程序的要求。

两套方案中，第一套方案的改造较为困难，同时对程序本身进行改动也会影响到其他保护，因此临时采用了第二套方案，在采样回路内加装了双二极管削波电路。经过改造，励磁电压的波形趋于纹波状，采样点落在波形的任何地方，都能得到满足要求的采样平均值，进而解决了转子一点接地保护误发报警信号的问题。经过改造，类似问题没有再发生过，因而此方案具有极强的可靠性。

5 结语

乒乓式转子一点接地保护具有较高的灵敏度和较大的保护范围具有极强的实用性，但在实际应用中容易误发报警信号，对其进行采样回路内增加削波电路的改造后，有效地解决了这一问题，保障了工厂发电机组的平稳运行。

参考文献

[1] 李淑芬.发电机转子一点接地保护误发报警信号的原因及处理[J].电工技术，2013，55（7）：28.

[2] 刘向东.30MW汽轮发电机转子一点接地保护误动作分析[J].中国科技博览，2012，16（27）：86.

[3] 朱云上.发电机转子接地保护的分析[J].科技传播，2013，23（16）：142.