一起南瑞RCS—985RE注入式转子接地保护报警分析

裴丽秋

摘要：转子接地保护是火电厂继电保护的重要构成，对机组的安全稳定运行起着非常重要的作用。文章从转子接地的危害，保护的原理、特点、运行的注意事项展开，对某厂一起注入式转子接地保护报警进行分析，最终找出原因，可供应用同类保护装置的其他发电机组参考。

关键词：发电机；转子接地保护危害；转子接地保护原理；转子接地保护报警 文献标识码：A

中图分类号：TM774 文章编号：1009-2374（2017）11-0021-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.11.011

对汽轮发电机来说，励磁回路出现一点接地时，不会产生危害，但此时出现第二点接地时，由于产生短路电流，不仅会烧坏励磁回路及转子，还会引起电机的强烈振动，产生严重后果，因此在汽轮发电机组上要装设一点接地保护和两点接地保护。

1 注入式转子接地保护

1.1 南瑞RCS-985RE注入式转子接地保护原理

南瑞RCS-985RE注入式转子接地保护将注入电源配置在保护装置内，可选择从转子绕组的单端注入或双端注入，其原理是在转子绕组的正负两端或负端与大轴之间注入一个偏移方波电压，用来实时求解转子一点接地电阻。注入式转子接地保护能够在未加励磁电压的情况下监视转子绝缘，在转子绕组上任一点接地时，保护的灵敏度高。

双端注入式接地保护与单端注入式接地保护不同之处在于能计算出转子接地位置ɑ。原理图中：Rx为测量回路电阻；Ry为注入大功率电阻；Us为注入电源模块；Rg为转子绕组对大轴的绝缘电阻。

转子一点接地保护设有报警段和跳闸段，其动作判据为接地电阻小于设置值。当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，转子两点接地保护的动作判据为接地位置ɑ改变达到定值时，动作于跳闸。

1.2 南瑞RCS-985RE注入式转子接地保护动作判据

以双端注入式转子接地保护为例，分析接地保护动作判据，其等效电路图如图3所示：

假设：方波正半周加到电路的输入端，测得回路电流为i1，方波负半周加到电路的输入端，测得回路电流为i2，转子绕组对地电容为Cg，则得到：

则：

当实时计算的Rg小于定值，则转子接地保护作用于报警或跳闸。

2 注入式转子接地保护报警的可能性

以机端自并励励磁系统为例，注入式转子接地保护报警的可能原因如下：（1）由于工作人员在励磁回路上工作引起的报警；（2）励磁回路各部位有明显脏污，可能引起接地报警；（3）各引接的励磁回路电缆发生绝缘受损，也有可能导致注入式转子接地保護报警；（4）保护装置故障，引起误报警；（5）励磁整流柜交流进线侧发生接地故障，转子接地保护能够检测到接地电阻，理论上显示接地点位置为0%或100%，但实际上由于电容等原因导致接地位置偏移到20%～30%；（6）励磁整流柜内部发生接地或直流母排发生接地；（7）接地碳刷与大轴滑环接触不良，会导致大轴上产生感应电压或者静电，使碳刷处产生打火现象，影响注入式转子接地保护测量的接地电阻和接地位置发生较大的变动，有可能导致接地保护报警；（8）直流输出侧至发电机励端发生接地；（9）发电机励端接地碳刷异常，如弹簧卡扣脱落，也可能会引起注入式接地保护报警；（10）转子绕组主回路绝缘不好导致注入式转子接地保护报警。

3 某厂注入式转子接地保护报警分析

某厂发电机为东方电机股份有限公司生产，型号为QFSN-600-2-22C，转子绕组采用氢气冷却方式。转子接地保护装置采用南京南瑞继保电气有限公司产品RCS-985RE，转子一点接地保护投发信，装置自投运后运行稳定。

2016年12月26日集控室大屏报警“转子接地保护报警”，继保人员立即赶至现场检查，发现转子接地保护装置液晶显示面板接地点位置和接地电阻波动较大，正常运行α位置显示在50%，接地电阻，本次报警持续时间不长，但接连发生多次。

针对机端自并励励磁系统，转子接地的各种可能性逐一排查，未发现保护装置、回路异常，而且报警过程中无人员工作，当进一步检查到发电机汽端时，发现发电机大轴与接地刷辫接触处有火花。因当接地刷辫与大轴频繁接触时，转子绕组对地电容频繁充放电，这时转子接地保护采集到的电流为暂态电流，故计算出的接地电阻在变化，有可能影响转子一点接地保护接地电阻值的测量，进而导致转子接地保护装置发信。

为验证此结论，通过人为模拟接地刷辫一侧脱离大轴，另外一侧频繁接触大轴，检查转子接地保护测量的接地电阻及接地位置变化情况，发现接地电阻变化范围为10～150kΩ，与报警现象相符，继保人员立即联系检修人员清理刷辫，并压紧刷辫，报警至此再未发生过。

4 结语

不同厂家、不同原理的转子接地保护受外部因素影响较大，可能造成保护误动或拒动，故发生转子一点接地保护报警时，首先，排除如转子电压引至发变组保护屏、转子接地保护屏等外回路及保护装置自身的原因造成的故障等；其次，要排查发电机大轴接地情况是否良好及所有附属设备的运行情况；最后，再考虑检查发电机本体及励磁系统内部的接地情况。此外，由于转子接地保护投入运行后，会影响转子回路对地的绝缘阻值，所以对于双重化配置的转子接地保护，正常运行时，只能投入一套运行，另一套作为冷备用。

参考文献

[1] 王维俭.电气主设备继电保护原理与应用（第二版）[M].北京：中国电力出版社，2001.

[2] RCS-985RE发电机转子接地保护装置技术和使用说明书[S].

（责任编辑：黄银芳）