一種轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)校驗(yàn)裝置的研制

劉清艷，李 明

（國(guó)家能源集團(tuán)江西電力有限公司萬安水力發(fā)電廠，江西 吉安 343800）

0 引言

發(fā)電機(jī)在長(zhǎng)期運(yùn)行過程中,由于轉(zhuǎn)子內(nèi)部受潮、冷卻介質(zhì)泄露、絕緣老化以及機(jī)械振動(dòng)等諸多方面的原因,容易造成轉(zhuǎn)子繞組對(duì)地絕緣水平的降低進(jìn)而引發(fā)轉(zhuǎn)子接地故障。當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生一點(diǎn)接地時(shí)，不會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成很大的威脅，但當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組出現(xiàn)不同位置的兩點(diǎn)接地或匝間短路時(shí)，很大的短路電流可能燒傷轉(zhuǎn)子本體，此外，由于部分轉(zhuǎn)子繞組被短路，使氣隙磁場(chǎng)不均勻或發(fā)生畸變，從而使電磁轉(zhuǎn)矩不均勻并造成發(fā)電機(jī)振動(dòng)，將損壞發(fā)電機(jī)[1]。為確保發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生一點(diǎn)接地后，保護(hù)應(yīng)立即發(fā)出信號(hào)，告知運(yùn)維人員處理，因此轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)動(dòng)作值的準(zhǔn)確性就至關(guān)重要。

1 原有轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)校驗(yàn)方法的不足

在轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)動(dòng)作值校驗(yàn)過程中，采用的是用滑動(dòng)變阻器替代發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路的電阻，通過逐步降低滑動(dòng)變阻器的電阻，直至轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)發(fā)出信號(hào)[2]，此時(shí)滑動(dòng)變阻器的電阻值即為轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)的動(dòng)作值。但由于校驗(yàn)過程中接線較多且復(fù)雜，容易出現(xiàn)接線混亂，同時(shí)滑動(dòng)變阻器調(diào)節(jié)效率不高，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)校驗(yàn)的時(shí)間較長(zhǎng)，且滑動(dòng)變阻器的調(diào)整精度不夠，造成測(cè)得的保護(hù)動(dòng)作值與整定值的誤差有可能會(huì)超過規(guī)程要求值±5%，對(duì)保護(hù)定值的整定有很大影響。轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)的定值不準(zhǔn)確會(huì)造成保護(hù)誤發(fā)告警信號(hào)，可能會(huì)引起保護(hù)誤動(dòng)，給設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來隱患。

2 轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)校驗(yàn)改進(jìn)思路

原有轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)校驗(yàn)過程中影響校驗(yàn)準(zhǔn)確率及校驗(yàn)效率的主要原因在于滑動(dòng)變阻器的調(diào)節(jié)效率及調(diào)節(jié)精度不高，因此考慮用其他方式代替滑動(dòng)變阻器。而滑動(dòng)變阻器在轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)校驗(yàn)過程中的主要作用是：①通過不斷調(diào)節(jié)其電阻值，讓轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)發(fā)信；②轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)發(fā)信后，用萬用表測(cè)量此時(shí)滑動(dòng)變阻器的電阻，此電阻即為轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)的動(dòng)作值。如果不再使用滑動(dòng)變阻器，就應(yīng)使用其他方式來完成這兩項(xiàng)功能。根據(jù)這一思路，設(shè)計(jì)了如圖1所示的新的轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)裝置的原理框圖。使用試驗(yàn)電阻代替滑動(dòng)變阻器的電阻調(diào)節(jié)功能，使用測(cè)量電阻及數(shù)顯表代替滑動(dòng)變阻器的電阻值測(cè)定功能。校驗(yàn)過程中調(diào)節(jié)試驗(yàn)電阻值使得轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)動(dòng)作，根據(jù)測(cè)量電阻上的壓降值計(jì)算出整個(gè)回路的電流值，從而得出試驗(yàn)電阻的電阻值，該電阻值即為轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)的動(dòng)作值。

圖1 轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)校驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)原理框圖

3 新的轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)校驗(yàn)裝置的研制

根據(jù)大致的設(shè)計(jì)原理框圖，在這個(gè)框圖的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化、具體化，由于CPU板+LED顯示的方式比普通數(shù)顯表更穩(wěn)定、運(yùn)算速度更快、精度更高，而且占用的空間還更小，因此考慮使用CPU板+LED顯示代替普通數(shù)顯表。經(jīng)過多次試驗(yàn)計(jì)算，最終決定采用取樣檢測(cè)電阻作為測(cè)量電阻，試驗(yàn)電阻采用4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻和1個(gè)多圈精密可調(diào)電阻組成的電阻板，取樣檢測(cè)電阻與電阻板的電阻串聯(lián)，通過取樣檢測(cè)電阻上的壓降及取樣電阻的電阻值，可以計(jì)算得出回路的電流值。已知電阻板的電壓值為220 V，即可計(jì)算出電阻板的當(dāng)前電阻值。同時(shí)外部的交流220 V電壓經(jīng)過直流電源板后，轉(zhuǎn)換為3路直流電源，1路直流電源電壓值為5 V，作為CPU板的供電電源；1路直流電源電壓值為12 V，作為顯示屏的供電電源，另一路直流電源電壓值為220 V，加在電阻板的兩端，作為電阻板電阻值測(cè)定的取樣電壓及校驗(yàn)電源，如圖2所示。

圖2 轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)校驗(yàn)裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖

新的轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)裝置主要包括電源模塊、電阻板、CPU主板和顯示屏4大部分，并結(jié)合內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖，設(shè)計(jì)出新的轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)校驗(yàn)裝置的外部結(jié)構(gòu)圖，如圖3所示，裝置上的3個(gè)調(diào)節(jié)旋鈕（調(diào)節(jié)精度分別為10 kΩ、1 kΩ、0.1 kΩ）用于調(diào)節(jié)電阻板的電阻值。

圖3 新的轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)裝置的外部結(jié)構(gòu)圖

4 新的轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)校驗(yàn)裝置優(yōu)點(diǎn)

（1）轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)動(dòng)作值測(cè)定更準(zhǔn)確；

（2）轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)的校驗(yàn)時(shí)間更短，效率更高；

（3）轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)動(dòng)作值校驗(yàn)結(jié)果直接顯示，更為直觀；

（4）轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)校驗(yàn)過程中接線更為簡(jiǎn)單，出錯(cuò)概率更低。

5 結(jié)語

轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)定值的準(zhǔn)確性對(duì)機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著很大的影響，本文通過設(shè)計(jì)研制出一種新的轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)校驗(yàn)裝置，大大提高了轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)校驗(yàn)過程中動(dòng)作值測(cè)定準(zhǔn)確性的同時(shí)又提升了校驗(yàn)工作的效率，保障了轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)動(dòng)作的可靠性，具有很好的推廣和應(yīng)用價(jià)值。