大型发电机定转子接地保护运行分析

2019-05-31 版权声明 举报文章

摘 要:在大型发电机运行过程中,定子绕组与转子绕组是十分重要的两个部分,在定子绕组与转子绕组实际运行过程中,可能会有一定故障出现的,对发电机整体运行造成严重影响,其中比较常见的故障就是定子绕组与转子绕组的接地故障,因此对发电机中的定子绕组与转子绕组进行接地保护十分必要。本文就大型发电机定转子接地保护运行进行分析。

关键词:发电机;定子;转子;接地保护

DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.21.167

0 引言

在发电机组成中定子绕组与转子绕组属于十分重要的两个组成部分,在发电机定子绕组与转子绕组实际工作过程中,接地故障的出现对发电机组整体运行会造成严重影响。因此,为能够保证发电机组整体运行稳定性及安全性,应当合理进行定子绕组与转子绕组的接地保护,避免故障出现对发电机组造成严重危害。

1 发电机组中定子绕组与转子绕组接地危害分析

1.1 发动机定子绕组接地危害

在发电机组实际运行过程中,发变组所存在故障中最常见的就是定子绕组单相接地,对于该故障而言,其发生主要原因就是绝缘被损坏,所造成结果就是绕组对铁心短路,最终导致出现故障。在发生该故障情况下,接地电流的存在会造成接地电弧的出现,其所导致结果主要包括两个方面:其一,会在一定程度上灼伤铁心,若铁心融化达到一定程度,要想修复就十分困难,最终结果就是导致发电机报废;其二,在发生这种故障情况下,会进一步损坏绝缘,最终所导致严重结果就是定子绕组两点接地,进而会造成相间发生短路或者匝间发生短路,引起发电机受到更大损害。大部分大型发电机在制造方面均需要较高成本,并且在检修方面工期比较长,因而修复相对而言比较困难,因此应当安装100%定子绕组接地保护,其能够灵敏反映出所有绕组接地故障。

1.2 发电机转子绕组接地危害分析

对于发电机而言,其励磁回路是不接地的,若系统运行无异常情况存在,其绝缘电阻可分配绕组中各个相关部分对地电压,在该电阻值均匀情况下,在绕组中其电压最大值与励磁地相比少一半。在转子回路中,若有一点接地情况发生,虽然不会造成出现较大接地电流,然而所造成变化就是绕组在分配对地电压方面有变化出现,比如接地点偏移向励端,在这种情况下另一端电压便会有一定程度增加,这种情况下很容易造成连点接地,最终会导致严重后果出现。具体而言主要包括以下几个方面:

第一,转子磁出现畸变,当这种情况出现时,其会造成发电机中的电压以及电流波形出现畸变情况,同时还会导致出现机械振动情况。

第二,励磁电流通过部分铁心形成回路,在接地点位置出现直流电弧,对于电弧而言,其能够产生高温作用,所造成结果就是烧坏励磁绕组,情况较严重者会造成转子铁心有局部融化情况发生,发生永久性损伤,最终造成结果就是转子报废。第三,在汽轮机的外壳有较大励磁电流杂散流过,其最终造成结果就是汽缸有磁化现象发生。第四,当有短路发生的情况下,在励磁回路中电阻也会有一定程度减少,其最终所造成结果就是励磁电流会有一定程度增加,比如在短路匝数比较多的情况下,会导致励磁回路中过电流。因而,对于大型发电机而言,在其实际运行过程中同样应配备转子绕组一点接地保护,进而尽量减少设备损坏情况[1]。

2 大型发电机中转子绕组与定转子绕组接地保护分析

2.1 定子绕组接地保护组成以及工作原理分析

在本文研究中所选择的为64S1-95%定子接地保护以及64S2-100%定子保护两类进行分析,从而对定子接地保护相关组成以及工作原理进行说明,以便更好应用接地保护,尽可能避免出现接地故障。

第一,64S1-95%定子接地保护。在本次研究中以600MW发电机为例进行分析,对于该发电机而言,其中性点以接地变压器接地为其接地方式,对于其所输入保护基波零序电压而言,其来源为接地变压中二次侧,通过中性点电压的位移变化情况可判断分析定子绕组接地故障,其保护范围大约为定子绕组95%,其保护整定值可达到5V,其跳闸延时时间达到1.0s。

第二,64S2―100%定子接地保护。在该接地保护方式中,是以方波为外加信号源的,对于选择的该方波而言,其参数为电压大约为100V,其频率为12.5Hz,在变压器中可将该方波注入,从而在发电机三相定子回路中加载,在未发生异常情况下,仅仅有很小电容电流,该电容电流频率为12.5Hz,对于电动机而言,在出现单相接地状况时,其中频率为12.5Hz的信号电流会发生突然性增加,这时可利用定子回路中相关对地电阻测量,这样一来可判断发电机定子绕组,其作用主要就是保护发电机的中性点附近的相关定子绕组,避免出现接地故障。对于该接地保护而言,其特点主要包括以下几点:

其一,对于持续中性点而言,其位移电压相对而言比较小,对发电机中三相电压而言,基本上不会影响其对称性,同时也不会增加中性点附加绝缘应力。其二,在主变高压侧发生接地故障或者其它干扰,保护能够很好避免误动。其三,对于发电机全部状态而言,保证其工作能够正常进行,换言之,无论处于何种状态,定子接地保护均能够正常工作。

2.2 转子接地保护组成及工作原理分析

在发电机组中注入适当方波电压,该电压参数为波幅大约50V,频率为12.5Hz,通过对转子回路对地电阻进行测量,可对转子绕组接地故障进行判断。Ur=50Rer/(Rer+R转子),Rer为1kΩ,在无异常情况发生时,R转子比较大,因而Ur比较小,对于转子绕组而言,若有一点接地情况出现,其R转子便会出现较大幅度降低,这种情况下此时Ur相对而言较大。在利用微机保护装置进行内部换算后,可准确判断转子绝缘降低程度。对于其保护值而言,具体如下:

若转子绝缘降低,并且数值达到5kΩ,这种情况下会出现报警,并且其报警延时为0.5s;若转子绝缘降低,且其数值达到0.5kΩ,这种情况下会出现跳闸,并且跳闸延时为2.5s。但是应当注意,若发电机中装配安全设施,比如在发电机中的出口接地刀闸需要合上情况下,此时应当退出定转子接地保护注入单元REX010,否则很容易造成损坏注入变压器REX011[2-3]。

3 结语

在大型发电机运行过程中,为能够使其安全性及稳定性得到保证,应当对其转子绕组与定子绕组进行接地保护,从而有效避免接地故障的发生,防止发电机受到损坏,保证其能够正常运行。

参考文献:

[1]徐亮,纪可可,黄文明.发电机转子一点接地保护系统配置及应用研究[J].人民长江,2015(23).

[2]徐亮,纪可可,黄文明.发电机转子接地保护系统配置及应用研究[J].水电厂自动化,2016(01).

[3]康伟.发电机转子接地保护跳闸故障的分析与处理[J].机电信息,2015(09).

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