發(fā)電機轉(zhuǎn)子一點接地保護誤發(fā)報警信號的原因分析與處理

龐萬祿

摘 要：發(fā)電機在我國的工業(yè)化生產(chǎn)中占有重要的地位，能夠有效保障工業(yè)生產(chǎn)的順利進行。該文以某電廠的主6kV系統(tǒng)發(fā)電機組為例，根據(jù)發(fā)電機轉(zhuǎn)子一點接地保護的原理和優(yōu)缺點，對轉(zhuǎn)子一點接地保護誤發(fā)報警信號的原因和處理方法進行了分析，力求進一步提高發(fā)電機的工作效率。

關鍵詞：發(fā)電機轉(zhuǎn)子 一點接地保護 誤發(fā)報警信號 原因

中圖分類號：TM74 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）03（c）-0032-01

發(fā)電機轉(zhuǎn)子主要由鐵芯繞組、護環(huán)、滑環(huán)、中心環(huán)等部件組成，用于產(chǎn)生磁場進而發(fā)電。某電廠的主6kV系統(tǒng)發(fā)電機組是該廠的主要保安電源，其裝機容量雖僅為3×13.5MW，卻關系到整個工廠的平穩(wěn)運行。該機組的原保護是傳統(tǒng)繼電器屏，在實際工作中無法滿足無人運行的現(xiàn)代工作需求，因此工廠采用EDCS綜合自動化系統(tǒng)對其進行了改造，并配備了新型微機保護。

1 EDCS綜合自動化系統(tǒng)概述

6kV系統(tǒng)發(fā)電機組中的EDCS綜合自動化系統(tǒng)能夠?qū)\行參數(shù)進行遠方監(jiān)測和電氣控制，還能把機組的繼電保護功能簡單化。該機組的保護設備裝于主控室的保護屏，數(shù)量為兩套，分別為主保護單元的EDCS-7350及后備保護單元的EDCS-7340，EDCS-7350用于實現(xiàn)機組主要的繼電保護功能，EDCS-7340用于實現(xiàn)部分的保護功能和監(jiān)測控制功能，兩套設備共同工作，以確保機組的繼電保護的可靠及準確[1]。其中，發(fā)電機的一點接地保護功能通過EDCS-7350設備得以實現(xiàn)，是重要的發(fā)電機勵磁系統(tǒng)保護。系統(tǒng)使用了乒乓式一點接地保護進行改造，由于發(fā)電機勵磁回路的二點接地可能會產(chǎn)生故障電流通路，進而對發(fā)電機造成損害，因而需要根據(jù)一點接地保護的信號來加強監(jiān)控管理。但改造完成后，其一點接地保護就經(jīng)常誤發(fā)報警信號。

2 乒乓式轉(zhuǎn)子一點接地保護的原理及優(yōu)缺點

2.1 乒乓式轉(zhuǎn)子一點接地保護的原理

發(fā)電機轉(zhuǎn)子一點接地保護的邏輯關系為：當接地電阻小于保護定值這一判據(jù)條件滿足時，轉(zhuǎn)子一點接地保護就會啟動，進行轉(zhuǎn)子兩點的接地電阻的計算，并投入到轉(zhuǎn)子兩點的接地保護中，5s的延時后轉(zhuǎn)子一點接地發(fā)出報警信號，如果其后故障的延時條件依然滿足，會持續(xù)延時600s后再次驅(qū)動，同時配置一點接地的出口。在實際工作中，并未配置一點接地的出口。

實際中，采取了切換采樣式的原理進行轉(zhuǎn)子的一點接地保護。根據(jù)其原理，系統(tǒng)于的負極α處通過電阻實現(xiàn)接地，其中是轉(zhuǎn)子的勵磁電壓，和是檢測時的附加電阻，S1和S2兩個電子開關的狀態(tài)受單元時鐘脈沖所控制，當S1閉合時則S2會打開，當S1打開時則S2會閉合，兩個開關通過打開和閉合的循環(huán)實現(xiàn)交替運行，由于其過程與打乒乓球的過程相類似，因而被稱為乒乓式轉(zhuǎn)子一點接地保護[2]。

通過分析，可以得出以下公式：

=-（），α=

<時則可判定為出現(xiàn)轉(zhuǎn)子一點接地。

在計算保護時應注意，只有>50V，單元才會進行切換采樣的操作。為確保和的正確，回路中加入的濾波環(huán)節(jié)不能過大，否則會使采樣值產(chǎn)生較大波動，因此切換采樣時，應采用40ms/次的采樣時間，即兩個交流信號周期，每周期采樣16點，除去過大和過小的值后求出平均值，并以平均值計算。

2.2 乒乓式轉(zhuǎn)子一點接地保護的優(yōu)缺點

乒乓式一點接地保護的靈敏度較高、保護范圍較大且功耗較小，在電力系統(tǒng)中被廣泛使用，但這一保護以S1、S2兩個開關順序切換中勵磁電壓的穩(wěn)定為基礎，缺少對非線性元件在開關切換中造成的暫時性影響的考慮，因此，如果系統(tǒng)的勵磁回路進入了一定的交流分量，就會啟動保護設備[3]。

3 報警信號頻發(fā)的原因

新系統(tǒng)的微機保護在完成改造后即投入使用，電系統(tǒng)的#1、#2發(fā)電機也于新III段的母線上開始運作。新系統(tǒng)使用后一段時間，EDCS系統(tǒng)開始頻發(fā)發(fā)電機轉(zhuǎn)子一點接地的報警信號，主機窗口中出現(xiàn)#1機主保轉(zhuǎn)子一點接地的報警啟動及消除等信號，排查后并沒有在發(fā)電機的勵磁回路中發(fā)現(xiàn)接地點，進而判定這一報警屬于誤發(fā)。對保護記錄進行查詢后發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)子接地保護的報警信息發(fā)出時轉(zhuǎn)子接地出現(xiàn)<的情況，屬于正常報警，且經(jīng)過計算未發(fā)現(xiàn)問題，因而排除了微機保護自身的問題，進而通過測量回路進行原因的排查。

示波器測量后的結(jié)果顯示，系統(tǒng)的勵磁回路的電壓波形出現(xiàn)了較大失真，波形呈現(xiàn)鋸齒形狀。根據(jù)保護采樣原理，采樣時間是40ms/次，每個周期采樣16次。按未啟動計算，每2s進行1次切換采樣，S1、S2每次吸合0.25s，并于S2吸和之前和釋放之前0.1s內(nèi)分別對、和、進行采樣；按啟動計算，每1s進行2次切換采樣，S1、S2每次吸合0.25s，同樣于S2吸和之前和釋放之前0.1s內(nèi)分別對、和、進行采樣。但實際操作時，由于兩個采樣開關的吸合時間長并且不夠穩(wěn)定，因此在開關的切換上未按照控制脈沖進行控制，造成勵磁回路的電壓波形出現(xiàn)了較大失真，使實際的采樣點在電壓信號的波形上形成了不均衡的落點。

4 報警頻發(fā)的解決辦法

根據(jù)工程難度和改造時間等方面的考慮結(jié)果，工廠決定對勵磁回路的電壓信號進行改進進而解決轉(zhuǎn)子一點接地的頻繁報警，方案制定如下。

第一套方案：把勵磁系統(tǒng)的電壓信號用作采樣開關控制脈沖，同步二者后盡可能使采樣點落于采樣時間內(nèi)，并對程序的算法進行優(yōu)化，使保護的可靠性得到提高。

第二套方案：采樣回路內(nèi)增加削波電路，平緩采樣波形并使其趨于紋波狀，進而滿足程序的要求。

兩套方案中，第一套方案的改造較為困難，同時對程序本身進行改動也會影響到其他保護，因此臨時采用了第二套方案，在采樣回路內(nèi)加裝了雙二極管削波電路。經(jīng)過改造，勵磁電壓的波形趨于紋波狀，采樣點落在波形的任何地方，都能得到滿足要求的采樣平均值，進而解決了轉(zhuǎn)子一點接地保護誤發(fā)報警信號的問題。經(jīng)過改造，類似問題沒有再發(fā)生過，因而此方案具有極強的可靠性。

5 結(jié)語

乒乓式轉(zhuǎn)子一點接地保護具有較高的靈敏度和較大的保護范圍具有極強的實用性，但在實際應用中容易誤發(fā)報警信號，對其進行采樣回路內(nèi)增加削波電路的改造后，有效地解決了這一問題，保障了工廠發(fā)電機組的平穩(wěn)運行。

參考文獻

[1] 李淑芬.發(fā)電機轉(zhuǎn)子一點接地保護誤發(fā)報警信號的原因及處理[J].電工技術，2013，55（7）：28.

[2] 劉向東.30MW汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子一點接地保護誤動作分析[J].中國科技博覽，2012，16（27）：86.

[3] 朱云上.發(fā)電機轉(zhuǎn)子接地保護的分析[J].科技傳播，2013，23（16）：142.