防止汽轮发电机转子接地故障的保护配置 杨 博 ，马晋辉 １．西安热工研究院有限公司，陕西西安 ７１００３２ ２．中国华能集团公司，北京 １０００３１ 近年来，大容量机组多发生发电机转子接地故障， 并且由于大容量机组励磁电流较大，发生发电机滑环 目前，我国多数机组发电机转子接地采用一点接 地报警和两点接地停机的方式，但大容量发电机组励 磁系统除发生转子绕组绝缘损坏外，还经常发生滑环 烧损等故障。这是由于发电机转子发生一点接地故障 时保护装置仅仅报警，而转子两点接地时停机保护未 动作所致。 环火事故的频次及故障损失也显著增大。当发电机接 地故障发生时，机组不能及时跳闸是故障损失扩大的 主要原因。本文分析了３００ ＭＷ及以上容量发电机 ８次转子滑环烧损事故及３次其它类型转子接地故 障，并调研了ｌ９家发电厂６６台３００ ＭＷ及以上发电 机的转子接地保护配置及运行情况，认为３００ ＭＷ及 以上大型发电机转子采用两段式一点接地保护方式的 可靠性较高。 ２ ３００ ＭＷ及以上发电机组转子接地 故障原因分析 通过对河南省１０余家电厂３００ ＭＷ及以上容量 机组的发电机转子接地故障案例的分析发现，发电机 转子接地故障具有以下特点：（１）设备损毁严重，从发 生异常到设备损毁速度很快，从转子一点接地报警发 出到最终跳闸或紧急停机最长约７ ｍｉｎ，最短则只有 １２ ｓ。（２）发电机转子接地保护配置均采用一点报警 和两点跳闸方式，故障发生时转子接地保护均只发出 １发电机转子接地故障 发电机转子绕组接地保护主要采用切换采样式和 注入式，其中注入式包括外加（方波）电源式、有源（直 流）式２种。发电机转子接地故障多由对地主绝缘损 坏所致。励磁回路接地故障一种由集电环绝缘上的碳 粉或励磁回路绝缘上的水分所致，另一种由转子励磁 绕组绝缘损伤所致。绝缘跨接、绝缘材料损伤及铜线 行 棒磨损产生的铜粉灰是导致励磁绕组绝缘损伤的主要 业 原因。空冷及氢冷汽轮发电机励磁绕组的冷态绝缘电 报警，而未能有效、及时地跳闸，致使事故损失扩大。 （３）转子接地保护装置的绝缘电阻定值设置偏小，影响 了保护装置动作的灵敏度。发电机转子接地后，由于 信 息 阻不应小于１ ＭＱ，直接水冷却的励磁绕组冷态绝缘 报 电阻不应小于２ ｋＱ。若发电机转子在不同位置出现 道 报警值设置偏低（整定值为４ ｋｗ），保护装置没有及时 发出报警信号，而是几乎在停机时才报警。 两点接地，将会形成绕组短路，使电流通过转子锻轴或 护环流通在转子本体上产生熔点或对转子绝缘造成严 ３转子接地保护配置 机组励磁系统转子两点接地保护功能主要包括电 重损坏，使轴系振动加剧，甚至可能导致轴系和汽轮机 磁化。 收稿日期：２０１１—０７—１２ 作者简介：杨博（１９６ｏ一），男，毕业于西安交通大学高电压技术专业，工学学士，研究员，主要从事发电厂电气技术监督及电气设备状态评估。 Ｅ—ｍａｉｌ．． ｙａｎｇｂｏ＠ｔｐｒｉ．ｃｏｒｎ．ｃｒｌ 桥平衡原理保护、反应接地位置变化保护及反应定子 电压中二次谐波序量保护等，它们普遍存在保护死区 ４ 建 议 ３００ ＭＷ及以上容量空冷及氢冷汽轮发电机转子 及在转子绕组或励磁系统中发生不稳定的一点接地故 障时易误动等缺陷。因此，３００ Ｍｗ及以上容量空冷 及氢冷的汽轮发电机转子接地保护的配置需采用两段 接地保护方式宜配置为两段式一点接地保护方式，但 两段式一点接地保护装置可能因自身不稳定、碳粉堆 积过多绝缘下降、大轴接地碳刷接触不良、滑环维护或 式一点接地保护方式，即一段报警定值越限报警，二段 保护定值灵敏跳闸。 检测过程中误碰、电磁干扰、转子匝间短路接地等故障 导致转子一点接地保护误动。因此，建议适当加大保 目前，华能集团公司达拉特电厂、德州电厂等１９ 家电厂的６６台３００ Ｍｗ及以上容量机组发电机的转 护装置报警定值与保护定值的差值，将空冷及氢冷汽 子接地保护中有５８台发电机采用了’一点报警和两点 轮发电机转子一点接地保护定值设置在２０ ｋｌ２左右， 跳闸的保护方式及另外８台发电机采用了两段式一点 报警定值设置为２Ｏ～８０ ｋＱ，保护动作时间设为５ Ｓ， 接地保护方式后，均未发生发电机转子接地保护误动。 并将大轴接地碳刷增加到２只。 －—卜－－＋－．－４－－—－卜一—卜一－－卜－－－＋．－－４－ 作者 《热力发电》杂志投稿告知 《热力发电》杂志是国家中文核心期刊，全国发电类重要期刊，国内外公开发行。为贯彻科技期刊出版的有关国家标准， 提高广大作者的稿件采用率，特作以下告知。 １文稿要求 （１）文稿内容应具有科学性、创造性和实用性，语言流畅，重点突出，论点明确，数据可靠，思路清晰，结构严谨，层次分 明，文字简练，数学推导简明扼要。 （２）文稿计算机打印，使用规范汉字，字迹清楚（寄稿同时请附上软盘）。 ２书写格式 （１）学术论文按ＧＢ７７１３－－８７（科学技术报告、学术论文和学术论文的编写格式》书写，６０００字为宜，并请写明中英文题 目、作者姓名，同时附３—８个关键词和２２０字左右的中文摘要及英文摘要。 （２）摘要采用第三人称的写法，应是一篇独立的短文，内容包括目的、方法、结果和结论四要素。 （３）计量单位一律采用国家法定计量单位和符号。 （４）参考文献应选用公开发表的资料，并按ＧＢ／７７１４—８７（文后参考文献著录规则》依次列出。并在题名后标注文献类 型标识：［Ｍ］一专著；［ｃ］一论文集；ＩＮ］一报纸文章．［Ｊ］一期刊文章；［Ｄ］一学术论文；ＪＲ］一报告；Ｉｓ］一标准；［Ｐ］一专利； ［ＤＢ］一数据库；［ｃＰ］－计算机程序；［ＥＢ］一电子公告。 ３其它 （１）在投稿的同时，请附作者简历（出生年、性别、民族、籍贯、学位、职称、当前研究课题及研究方向等）以及稿件所涉及 的科研项目概况。 （２）来稿请注明作者单位、通信地址、联系电话和邮政编码，作者请自留底稿，稿件一律不退，如３个月未接到编辑部的 刊用通知，作者可自行处理来稿。 行 业 信 息 报