300MW发电机转子接地保护改造

【摘要】鉴于UNS3020转子接地保护近年来在一些电厂出现误报警、误动的情况，本电厂将UNS3020转子接地保护改造为南自DGT801发电机注入式转子一点接地保护。本文介绍了UNS3020转子接地保护的原理和缺点，阐述南自DGT801发电机注入式转子一点接地保护原理，并提供实际的改造措施。

【关键词】发电机；转子接地保护；UNS3020；改造

江苏徐矿综合发电有限公司2×300MW发电机组，励磁系统采用ABB UNITROL5000，此励磁系统配备UNS 3020型发电机转子接地保护装置。由于UNS 3020型转子接地保护曾在多个电厂发生过误动，所以对转子接地保护进行技改。选用南自DGT801发电机注入式转子一点接地保护，接地保护装置运行情况稳定，具有较高可靠性，为机组安全稳定运行奠定了良好的基础。

1.UNS 3020转子接地保护装置的原理及缺点

UNS 3020转子接地保护原理采用惠斯通电桥原理，测量转子绕组与大轴之间的对地电容以及电阻以判断转子回路及大轴地的漏电流， 当发电机转子绕组对地绝缘良好时，电桥平衡且电压差U+较小；当发电机转子绕组绝缘下降发生接地，电桥平衡被打破且电压差U+增大。接地电阻越小则输出电压将会越高，当输出电压超过一定值时，继电器就会发出报警或跳闸信号。原理详见图1。

近些年UNS 3020转子接地保护出现过误动的情况，原因有以下几点：

（1）保护调试期，UNS 3020保护装置的补偿电容CX定值不精确，使电桥没有达到平衡，导致正常运行时U+始终有电压存在，容易引起保护误动。

（2）励磁系统固定碳刷的弹簧老化，导致弹簧压力下降或因机组振动突变导致碳刷与大轴接触不良，使U+电压增大造成误动。

（3）UNS 3020接地检测装置，平衡电桥测量端子X1：1接在转子大轴接地碳刷上，当大轴接地碳刷由于脏污造成接地效果不好或者不接地时，造成大轴带电，破坏电桥平衡，导致保护误动。

2.改造方案选取

为了提高转子接地保护的可靠性，避免发生保护误动作造成的非停，本电厂决定对发电机转子接地保护进行改造，考察周边电厂转子接地保护配置后，准备了两套方案。

方案一：利用本厂南自DGT801B发变组保护，将保护升级使之具备转子接地保护功能。

方案二：选用南瑞继保公司RCS-985RE型发电机注入式转子接地保护装置，此保护装置安装在就地励磁控制柜中。

本电厂发变组保护采用的是南自DGT801B，此保护升级后可以集成转子接地保护，无需另加保护装置。南自DGT801B改造转子接地保护技术成熟，性能比较可靠，周边电厂有成功改造案例。方案二需要增加一套保护装置并且新增外部引线较多。综合考虑，准备实施方案一。

3.DGT801发电机注入式转子一点接地保护原理

在DGT801系列装置中，由于转子接地保护注入的直流电源是装置自产，所以无论发电机运行还是停运，都可以监视发电机转子及励磁系统对地的绝缘。而原UNS 3020接地保护装置由发电机出口PT供电，在停机时保护退出。若发生接地情况，则无法进行检测。

（1）构成原理

保护的输入端与转子负极及大轴连接。保护出口一段报警一段跳闸。其动作方程为：

Rg：转子对地测量电阻；

Rg1、Rg2：转子一点接地保护整定值。

（2）转子一点接地保护的逻辑框图

图2 转子接地保护逻辑框图

（3）转子一点接地保护定值

名称及代号 动作电阻Rg1 动作电阻Rg2 动作时间t1 动作时间t2

整定值 9 KΩ 1 KΩ 9s 1s

表1 转子一点接地保护定值单

Rg1高定值：当转子对地绝缘电阻降低时，发信告警。

Rg2低定值：动作后跳机。

4.实际改造应用

利用#1机组小修期间，将原励磁系统UNS 3020转子接地保护拆除，改造至DGT801发变组保护装置中。

（1）拆除励磁系统灭磁柜内UNS 3020外部进线X1：1，X1：2；

（2）在励磁控制柜内下方增加一个直流空开“转子电压负极单极空开”；

（3）升级DGT801发变组保护装置，使之具备发电机转子接地保护功能；

（4）在DGT801发变组保护A、B柜增加压板“31XB转子电压负极”、“32XB发电机大轴”。

发电机运行时，双重化的转子一点接地保护只投入A柜或者B柜中的一套，否则会相互影响，并将其对应的压板全部投入。另一套退出的柜子，将其转子一点接地保护压板全部退出。测量发电机转子绝缘时，需要将励磁控制柜内的“转子电压负极单极空开”断开（转子接地保护投入会对转子绝缘值造成影响）。

5.改造完成后的保护静态试验

改造完成后，本厂对南自DGT801发电机注入式转子一点接地保护进行了保护静态试验，试验对动作电阻值及保护动作时间进行校验。

（1）对动作电阻值9KΩ、1KΩ各做3次动作试验，动作值与整定值误差在5%以内，校验合格；

（2）对动作时间9s、1s各做3次动作时间试验，动作时间与整定时间误差5%以内，校验合格。

6.结语

本电厂利用#1机小修期间将转子接地保护由UNS3020改造为南自DGT801转子接地保护，装置运行半年工况良好，未发生过保护装置误报警或误动现象。随后利用#2机组小修，对#2机转子接地保护进行了同样的改造。现#1、#2机转子接地保护均运行正常，避免了因接地碳刷接触不良等原因造成转子接地保护误动情况的发生，提高了保护装置安全性和可靠性。

参考文献

[1]杨星明.电力系统自动装置[M].北京：中国电力出版社，2001.

[2]竺士章主编.发电机励磁系统试验[M].北京：中国电力出版社，2005.

[3]王维.发电机变压器继电保护应用[M].北京：中国电力出版社（第二版），2004.

作者简介

朱文杰，性别男，籍贯江苏泰州，出生年月1986年6月，单位江苏徐矿综合利用发电有限公司，职称助理工程师，研究方向电力系统