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006电气专业知识点--转子接地保护

   日期:2023-08-24 04:32:12     来源:网络整理    作者:本站编辑    浏览:30    评论:0    

一、转子接地故障

转子绕组绝缘破坏常见的故障形式有两种:转子绕组匝间短路和励磁回路一点接地。发电机转子在运输或保存过程中,由于转子内部受潮、铁芯生锈,随后铁锈进入绕组,造成转子绕组主绝缘或匝间绝缘损坏;转子加工过程中的铁屑或其它金属物落入转子,也可能引起转子主绝缘或匝间绝缘的损坏;转子绕组下线时绝缘的损坏或槽内绕组发生位移,也将引发接地或匝间短路;氢内冷转子绕组的铜线匝上,带有开启式的进氢和出氢孔,在启动或停机时,由于转子绕组的活动,部分匝间绝缘垫片发生位移,引起氢气通风孔局部堵塞,使转子绕组局部过热和绝缘损坏;运行中转子滑环上的电流引线的导电螺钉未拧紧,造成螺钉绝缘损坏;电刷粉末沉积在滑环下面的绝缘突出部分,使励磁回路绝缘电阻严重下降。

转子绕组匝间短路多发生在沿槽高方向的上层线匝,对于气体冷却的转子,这种匝间短路不会直接引起严重后果,也无需立即消除缺陷,所以并不要求装设转子绕组匝间短路保护。转子绕组匝间短路的故障处理没有统一的标准,一旦发现这类故障,发电机是否继续运行应综合考虑现有的运行经验、故障的形式和特点、故障发现在机组运行期间或预防性试验中或机组安装时等诸多因素。我国某些电厂根据转子绕组的绝缘状况、机组的振动水平和输出无功功率的减少程度,决定机组是否停机检修。转子一点接地对汽轮发电机组的影响不大,一般允许继续运行一段时间。发电机组发生一点接地后,转子各部分对地电位发生变化,比较容易诱发两点接地,汽轮发电机一旦发生两点接地,其后果相当严重,由于故障点流过相当大的故障电流而烧伤转子本体;

由于部分绕组被短接,励磁绕组中电流增加,可能因过热而烧伤;由于部分绕组被短接,使气隙磁通失去平衡,从而引起振动。励磁回路两点接地,还可使轴系和汽机磁化。

励磁回路两点接地,即使保护正确动作,从防止汽缸和大轴磁化方面来看,已为时晚矣。励磁回路发生两点接地故障引起的后果非常复杂,处理很麻烦。近年来,大型汽轮发电机装设一点接地保护已属定论,国内外均无异议。但在一点接地保护动作于信号还是动作于跳闸的问题上,存在着不同的看法。主张动作于信号者,则考虑装设两点接地保护;主张动作于停机者,则认为不必再装设两点接地保护,这有利于避免发生汽机磁化。另外,由于目前尚缺少选择性好、灵敏度高、经常投运且运行经验成熟的励磁回路两点接地保护装置,所以也有不装设两点接地保护的意见,进口大型机组,很多不装两点接地保护。

励磁系统中带有电桥式转子接地保护装置,他们对转子接地保护的设计思想是:当励磁回路绝缘电阻下降到一定值时报警,当绝缘电阻继续下降至一定值时,保护即动作切除发电机组,以防止发生两点接导致灾难性事故。发电机转子接地保护双重化配置,两套保护分别采用切换采样原理(乒乓式)和注入式原理,正常运行时只投一套。

二、发电机乒乓式转子接地保护
1.转子一点接地保护
转子一点接地保护反应发电机转子对大轴绝缘电阻的下降。转子接地保护采用的切换采样原理(乒乓式),工作电路如下图所示:
设在转子绕组的K处发生经对地绝缘电阻为Rg的一点接地短路。K点到转子正电压端的绕组匝数占转子总绕组匝数的百分比为a。S1和S2为两个电子开关,由时钟脉冲控制它们轮流导通(约每秒钟一次)。转子绕组上的电压U和S1、S2两端的电压U1、U2为保护装置的测量值。U1的电压上端为正,下端为负。U2的电压下端为正,上端为负。由于短路点位置a和对地绝缘电阻Rg是两个未知数,因而需在下述两种状态下列出两个方程进行联立求解。在立方程式时可把两个接地点直接相连来分析一点接地设有两段动作值,灵敏段动作于报警,普通段可动作于信号也可动作于跳闸,报警延时和跳闸延时可分别进行整定。
2.转子两点接地保护
若转子一点接地保护动作于报警方式,当转子接地电阻Rg小于普通段整定值,转子一点接地保护动作后,经延时投入转子两点接地保护,当接地位置α改变达一定值时判为转子两点接地,动作于跳闸。转子两点接地保护逻辑图如下:
三、发电机注入式转子接地保护
1.注入式转子一点接地保护
注入式转子接地保护可根据现场转子绕组的引出方式,选择双端注入式或单端注入式转子接地保护原理,在转子绕组的正负两端(或负端)与大轴之间注入一个低频方波电压(20HZ),实时求解转子一点接地电阻,保护反应发电机转子对大轴绝缘电阻的下降。双端注入式和单端注入式转子接地保护的工作电路如下图所示。
图中Ur为转子电压,α为接地位置百分比(负端为0%,正端为100%),Rx为测量回路电阻,Ry为注入大功率电阻,Us为注入方波电源模块,Rg为转子绕组对大轴的绝缘电阻。如图中所示,当转子正常运行,绝缘良好的情况下,我们可以将Rg认为是无穷大的一个值,在这种情况下,在Rx上采集到的电压是非常小的一个值。一旦发生了转子一点接地,Rg变成了一个较小的值,我们可以在Rx上采集到的电压会随之增加,由此可以发现,Rx上得到的回采电压是随着短路接地电阻的减小而增大的,通过这种方式,可以求得Rg。一点接地同样设有两段动作值,灵敏段动作于报警,普通段可动作于信号也可动作于跳闸,报警延时和跳闸延时可分别进行整定。
2.注入式转子两点接地保护
对于可同时引出转子绕组正、负端的机组,外加电源转子接地保护原理能够测量一点接地位置,进而通过判断接地位置的变化实现转子两点接地保护。
若转子一点接地保护动作于报警方式,当转子接地电阻Rg小于普通段整定值,转子一点接地保护动作后,经延时自动投入转子两点接地保护,当接地位置α改变达一定值时判为转子两点接地,动作于跳闸。注入式转子两点接地保护逻辑图如下:
四、我司转子接地保护如下
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