1 000 MW發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地報(bào)警的分析

羅 真， 羅 景， 余 敏

（1.神華國華浙能發(fā)電有限公司，浙江 寧海 315612；2.臨西縣供電公司，河北 臨西 054900；3.寧?？h供電局，浙江 寧海 315600）

神華國華浙能發(fā)電有限責(zé)任公司5號(hào)發(fā)電機(jī)組是上海電氣集團(tuán)股份有限公司制造的1 000 MW燃煤火力發(fā)電機(jī)組，勵(lì)磁系統(tǒng)選用三機(jī)無刷勵(lì)磁方式，永磁機(jī)磁極、勵(lì)磁機(jī)電樞、旋轉(zhuǎn)整流裝置與發(fā)電機(jī)同軸旋轉(zhuǎn)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器為瑞士ABB公司的Unitrol 5000系列，配有轉(zhuǎn)子接地保護(hù)裝置UNS 3020。

1 轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)繼電器

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路發(fā)生一點(diǎn)接地故障時(shí)，由于沒有形成電流回路，故對(duì)發(fā)電機(jī)沒有直接影響，機(jī)組不會(huì)跳閘，只發(fā)出信號(hào)或自投發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路二點(diǎn)接地保護(hù)裝置。雖然轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地對(duì)發(fā)電機(jī)的危害并不嚴(yán)重，但如不及時(shí)處理，就有可能導(dǎo)致兩點(diǎn)接地，此時(shí)由于破壞了轉(zhuǎn)子磁通的平衡，可能引起發(fā)電機(jī)的強(qiáng)烈振動(dòng)，甚至將轉(zhuǎn)子繞組燒損。

UNS 3020轉(zhuǎn)子接地保護(hù)繼電器是一個(gè)獨(dú)立的保護(hù)繼電器，作為發(fā)電機(jī)整個(gè)轉(zhuǎn)子回路的接地故障保護(hù)，監(jiān)視發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路的對(duì)地絕緣，具有二段結(jié)構(gòu)，一段報(bào)警，二段跳閘，每段定值和延時(shí)可單獨(dú)調(diào)整。

轉(zhuǎn)子接地保護(hù)一段報(bào)警定值設(shè)定為2 kΩ，延時(shí)3 s報(bào)警；二段報(bào)警定值設(shè)定為0.5 kΩ，延時(shí)2 s跳閘。由于浙江電網(wǎng)曾多次出現(xiàn)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)動(dòng)作導(dǎo)致發(fā)電機(jī)停運(yùn)故障，因此要求暫時(shí)將轉(zhuǎn)子接地二段報(bào)警由跳閘改為投信。故二段報(bào)警出口增加了1個(gè)出口壓板并臨時(shí)退出，這樣轉(zhuǎn)子對(duì)地電阻即使降低到二段報(bào)警定值，發(fā)電機(jī)也不會(huì)跳閘。

在勵(lì)磁系統(tǒng)調(diào)試期間，通過加入電阻和電容模擬發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路參數(shù)的方法，調(diào)整轉(zhuǎn)子接地保護(hù)測量電壓平衡，然后將保護(hù)接入轉(zhuǎn)子回路，對(duì)電阻值和時(shí)間進(jìn)行設(shè)定，調(diào)試結(jié)果正常。

2 裝置異?，F(xiàn)象

2.1 異常事件經(jīng)過

某日5號(hào)機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器柜ECT控制面板發(fā)出“轉(zhuǎn)子接地故障”信號(hào)，NCS操作員工作站發(fā)“發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地報(bào)警”，集控室OM上發(fā)“EXC SYS FLT”與“MAIN EXC STATEAR”， 打開柜門發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地繼電器一段報(bào)警燈動(dòng)作亮。首先對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子實(shí)際對(duì)地電壓進(jìn)行測量，檢查結(jié)果發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子正對(duì)地、負(fù)對(duì)地電壓偏差不大，相差大約為10 V左右，不構(gòu)成報(bào)警條件。就地復(fù)歸轉(zhuǎn)子接地保護(hù)，報(bào)警燈滅。勵(lì)磁手操器復(fù)歸后，所有報(bào)警消失。再次測量轉(zhuǎn)子回路正負(fù)對(duì)地電壓，已經(jīng)平衡。由于調(diào)試期間結(jié)果正常，初步判斷是瞬間絕緣下降，報(bào)警持續(xù)幾秒鐘即消失。

3日后再次出現(xiàn)同樣情況，檢查結(jié)果與之前類似，如此短的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)2次轉(zhuǎn)子接地報(bào)警，確實(shí)不是正常現(xiàn)象，轉(zhuǎn)子接地保護(hù)的平衡、測量電壓準(zhǔn)確度、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路包括從發(fā)電機(jī)一直到保護(hù)室上百米的電纜絕緣情況都是懷疑的重點(diǎn)。在停機(jī)消缺期間，電氣一次、二次聯(lián)合進(jìn)行檢查，通過比對(duì)5號(hào)、6號(hào)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路工況，終于發(fā)現(xiàn)了問題所在。

2.2 原因分析

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)保護(hù)接線如圖1所示。機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，通過X49：2和X49：3的2個(gè)端子將轉(zhuǎn)子正負(fù)電壓引入轉(zhuǎn)子接地保護(hù)裝置F76，圖中熔絲F14的作用是轉(zhuǎn)子過電壓時(shí)及時(shí)熔斷保護(hù)該繼電器，電容C14/C15/C20/C21和電阻R14/R15構(gòu)成阻容吸收回路。F76的接地點(diǎn)通過端子X49：4連接到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁機(jī)側(cè)接地。如果接地點(diǎn)錯(cuò)誤，實(shí)際測量的接地點(diǎn)不是轉(zhuǎn)子實(shí)際的接地點(diǎn)，電橋平衡被打破，轉(zhuǎn)子接地保護(hù)就會(huì)動(dòng)作報(bào)警。

圖1 轉(zhuǎn)子接地保護(hù)一次接線圖

經(jīng)過仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)5號(hào)發(fā)電機(jī)在停機(jī)檢修后，檢修人員未將A點(diǎn)即轉(zhuǎn)子大軸接地點(diǎn)接入，造成了F76發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)繼電器測量到的轉(zhuǎn)子正、負(fù)對(duì)地電壓在轉(zhuǎn)子高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不平衡。將A點(diǎn)接地線接入后，轉(zhuǎn)子接地保護(hù)不再出現(xiàn)誤報(bào)警。

調(diào)試期間還出現(xiàn)過將接地線接到發(fā)電機(jī)勵(lì)磁機(jī)側(cè)碳刷上的情況，如果將接地點(diǎn)接錯(cuò)，比如發(fā)電機(jī)勵(lì)磁機(jī)碳刷上，或接在發(fā)電機(jī)機(jī)座上（最初調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)過這樣的現(xiàn)象），將會(huì)使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子表面產(chǎn)生環(huán)流，長期運(yùn)行會(huì)使轉(zhuǎn)子表面磁化，對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的絕緣造成嚴(yán)重影響，也會(huì)影響轉(zhuǎn)子接地保護(hù)的正常工作。

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子大軸接地點(diǎn)應(yīng)在勵(lì)磁機(jī)側(cè)接地碳刷，必須有2個(gè)碳刷接地，保證了當(dāng)有1個(gè)接觸不好時(shí)，接地保護(hù)仍然不會(huì)誤動(dòng)。如果發(fā)現(xiàn)碳刷磨損，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更換，平時(shí)要注意保持碳刷的清潔。停機(jī)檢修時(shí)應(yīng)重點(diǎn)對(duì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁機(jī)側(cè)接地碳刷進(jìn)行檢查緊固，避免同樣的問題再次發(fā)生。

因?yàn)槭侨龣C(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)，主勵(lì)磁機(jī)和發(fā)電機(jī)均配有轉(zhuǎn)子接地保護(hù)，不管是哪個(gè)保護(hù)報(bào)警，在勵(lì)磁調(diào)節(jié)器ECT控制面板上均發(fā)出同樣的信號(hào)“勵(lì)磁系統(tǒng)故障”，要區(qū)分信號(hào)來源，需要在集控室或者后臺(tái)畫面上進(jìn)行判別。

3 結(jié)語

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)回路比較長，運(yùn)行時(shí)受到影響的點(diǎn)比較多，如碳刷接地不良、屏柜接線松動(dòng)都可能導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)作，所以應(yīng)定期對(duì)接地保護(hù)裝置進(jìn)行試驗(yàn)，停機(jī)時(shí)應(yīng)對(duì)碳刷的磨損度進(jìn)行測試，避免出現(xiàn)碳刷接觸不良的現(xiàn)象。

[1]孟凡超，吳龍.發(fā)電機(jī)勵(lì)磁技術(shù)問答及事故分析[M].北京：中國電力出版社，2008.

[2]馬鐵軍，胡賢優(yōu).發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)頻繁退出運(yùn)行原因分析與改進(jìn)措施[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2009，27（2）：16-18.