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我厂发电机转子接地保护误动作原因分析

2021-08-26 来源:尚车旅游网


我厂发电机转子接地保护误动作原因分析

摘 要:分析我厂两台发电机组转子接地保护装置误动的原因,认为其主要是发电机转子取样碳刷安装不合理以及保护装置本身缺陷所致,将发电机转子取样碳刷更换安装位置和接线方式后,问题得以解决。

关键词:发电机 转子 一点接地 转子取样碳刷 保护装置 保护误动

我厂动力分厂两台30MW发电机组,每台发电机均配备综合自动化微机保护装置。2008年,两台发电机的该保护装置频繁出现误动,甚至引起转子两点接地保护误动,致使正常运行中的发电机停机,直接影响发电机的安全运行。经分析,发现发电机大轴和转子线圈并未真正接地,故破坏了保护装置内部逻辑元件各级开关状态,使该保护装置不能正常工作,采取措施后消除了误动,提高了发电机运行的可靠性。

一、保护装置工作原理

我厂30MW发电机微机保护装置转子接地保护单元采用乒乓(切换)采样原理,其测量回路见图(1)。装置平时直接显示转子对地绝缘电阻值,当绝缘电阻值降到整定值以下时,发一点接地报警信号或跳闸,并自动转换为两点接地保护。同时,保护装置能显示出接地位置。一点接地保护、两点接地保护均能以软件方式选择投信号或跳闸信号。图(1)

假设接地故障发生在转子线圈任一点,将转子线圈电压分为U+和U-,故障点电阻为Rf,(1)一点接地故障电阻的测量当S1闭合,S2打开时

U+=2I1R+I1R+(2I1–I2)Rf=3I1R+(2I1–I2)Rf

(1)

当S1打开,S2闭合时

U+=2I1’R+(I1’–2I2’)Rf

(2)

令(1)(2)相等,得故障电组Rf

Rf=(2I1’–3I1)R∕[(2I1–I2)+(2I2’–I1’)]

(3)

式中:

Rf-接地电阻值,Ω;

R-保护装置内阻,Ω

(2) 由于R是已知的,I1,I2,I1’,I2’可用测量电阻上的压降方式测出,因而Rf就能被计算出来,与整定的接地电阻值比较。若小于整定值,则装置一点接地动作,作用于报警,也可作用跳闸。

二、转子一点接地的危害

转子发生一点接地后,无电流流过故障点,不形成电流通路。但转子绕组对地已产生电压,当系统发生各种挠动,电压可能出现较大值,极易造成另一点接地,从而形成两点接地短路。一部分励磁绕组被短接,其后果是:(1)转子磁场发生畸变,力矩不平衡,引起机体震动,无功出力降低。(2)故障点流过很大的短路电流,接地电弧将烧坏励磁绕组和转子本体。(3)转子本体局部通过转子电流,引起局部发热,使转子缓慢变形,从而形成偏心加剧机体震动。

三、保护误动作原因分析

发电机转子一点接地保护应是当转子回路绝缘电阻降至预定值即发出信号,该信号既可作用于报警,也可作用于跳闸。而未改造前的情况是在发电机转子回路对地绝缘未降至预定值便误动作,产生误动的原因主要是以下方面:

1.保护装置自身缺陷:

1.1抗干扰能力差。由于微机型保护动作快,灵敏度高,但易受交流、直流系统干扰波的影响。

1.2目前,发电机微机保护装置保护原理、动作判据还处于不断完善,改进的发展阶段,电子元件的质量、特性及技术条件、制造工艺等还没有统一完整的成熟经验,所以往往因设计或工艺质量等原因,致使保护拒动或误动。因为现代微机综保多数都是用转子两端的电压计算出的转子接地电阻,并非实际电阻值。如果其中一个电刷磨损严重,导致一侧电压丢失,保护装置只能检测到转子的一侧电压,就会误判为转子一点接地;当两个电刷均损坏,保护装置就检测不到转子的任何电压,就会计算出转子已经两点接地,即发出跳机信号。

2.发电机转子安装位置和接线不当

在检查过程中,我们首先进行了励磁部分及发电机转子部分的绝缘检查,其间没有发现异常,其次,对二次回路绝缘全面检查,保护继电器复核校验,仍未发现异常。最后,我们才发现一个转子取样碳刷磨到一定程度后,与转子线圈接触不良,造成微机保护装置取样保护回路开路。因为保护装置内部逻辑缺陷,将

此类状况误判断为转子一点接地。再加上转子取样碳刷位于大轴下方,摩擦产生的碳粉堆积在碳刷座上,使接触电阻增大,最终引起保护装置误动作。

四、采取的措施 图(2) 图(3)

通过以上分析,决定从改变转子取样碳刷安装方式和位置入手。图(2)为未改造转子接地保护装置原理图,图(3)为改造以后的保护装置原理图。

采取的措施有:

1.在转子线圈正负极分别新增一个转子取样碳刷,分别与原碳刷并联,以消除因为碳刷过度磨损引起保护装置取样保护回路开路。

2.改变转子取样碳刷安装位置,将碳刷移至大轴上方,减少碳粉的堆积,避免接触电阻增大。

3.在碳刷支架上方加装活动隔板,隔绝外来物对碳刷的污染和撞击伤害。

4.制定专门针对发电机转子碳刷的运行维护制度,定时清扫碳刷,碳刷座,检查碳刷的磨损情况,及时更换。

五、改造后的效果

2008年9月对两台发电机的转子接地取样保护回路改造后投用至今,未发生保护装置误动现象。参考文献[1]邢道清、高宏 继电保护与电气仪表[M].机械工业出版社

1999.

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