一种转子一点接地保护校验装置的研制

刘清艳，李 明

（国家能源集团江西电力有限公司万安水力发电厂，江西 吉安 343800）

0 引言

发电机在长期运行过程中,由于转子内部受潮、冷却介质泄露、绝缘老化以及机械振动等诸多方面的原因,容易造成转子绕组对地绝缘水平的降低进而引发转子接地故障。当发电机转子绕组发生一点接地时，不会对发电机的安全稳定运行构成很大的威胁，但当发电机转子绕组出现不同位置的两点接地或匝间短路时，很大的短路电流可能烧伤转子本体，此外，由于部分转子绕组被短路，使气隙磁场不均匀或发生畸变，从而使电磁转矩不均匀并造成发电机振动，将损坏发电机[1]。为确保发电机组的安全运行，当发电机转子绕组发生一点接地后，保护应立即发出信号，告知运维人员处理，因此转子一点接地保护动作值的准确性就至关重要。

1 原有转子一点接地保护校验方法的不足

在转子一点接地保护动作值校验过程中，采用的是用滑动变阻器替代发电机转子回路的电阻，通过逐步降低滑动变阻器的电阻，直至转子一点接地保护发出信号[2]，此时滑动变阻器的电阻值即为转子一点接地保护的动作值。但由于校验过程中接线较多且复杂，容易出现接线混乱，同时滑动变阻器调节效率不高，导致转子一点接地保护校验的时间较长，且滑动变阻器的调整精度不够，造成测得的保护动作值与整定值的误差有可能会超过规程要求值±5%，对保护定值的整定有很大影响。转子一点接地保护的定值不准确会造成保护误发告警信号，可能会引起保护误动，给设备的安全稳定运行带来隐患。

2 转子一点接地保护校验改进思路

原有转子一点接地保护校验过程中影响校验准确率及校验效率的主要原因在于滑动变阻器的调节效率及调节精度不高，因此考虑用其他方式代替滑动变阻器。而滑动变阻器在转子一点接地保护校验过程中的主要作用是：①通过不断调节其电阻值，让转子一点接地保护发信；②转子一点接地保护发信后，用万用表测量此时滑动变阻器的电阻，此电阻即为转子一点接地保护的动作值。如果不再使用滑动变阻器，就应使用其他方式来完成这两项功能。根据这一思路，设计了如图1所示的新的转子一点接地保护装置的原理框图。使用试验电阻代替滑动变阻器的电阻调节功能，使用测量电阻及数显表代替滑动变阻器的电阻值测定功能。校验过程中调节试验电阻值使得转子一点接地保护动作，根据测量电阻上的压降值计算出整个回路的电流值，从而得出试验电阻的电阻值，该电阻值即为转子一点接地保护的动作值。

图1 转子一点接地保护校验装置设计原理框图

3 新的转子一点接地保护校验装置的研制

根据大致的设计原理框图，在这个框图的基础上，进一步优化、具体化，由于CPU板+LED显示的方式比普通数显表更稳定、运算速度更快、精度更高，而且占用的空间还更小，因此考虑使用CPU板+LED显示代替普通数显表。经过多次试验计算，最终决定采用取样检测电阻作为测量电阻，试验电阻采用4个标准电阻和1个多圈精密可调电阻组成的电阻板，取样检测电阻与电阻板的电阻串联，通过取样检测电阻上的压降及取样电阻的电阻值，可以计算得出回路的电流值。已知电阻板的电压值为220 V，即可计算出电阻板的当前电阻值。同时外部的交流220 V电压经过直流电源板后，转换为3路直流电源，1路直流电源电压值为5 V，作为CPU板的供电电源；1路直流电源电压值为12 V，作为显示屏的供电电源，另一路直流电源电压值为220 V，加在电阻板的两端，作为电阻板电阻值测定的取样电压及校验电源，如图2所示。

图2 转子一点接地保护校验装置内部结构原理图

新的转子一点接地保护装置主要包括电源模块、电阻板、CPU主板和显示屏4大部分，并结合内部结构原理图，设计出新的转子一点接地保护校验装置的外部结构图，如图3所示，装置上的3个调节旋钮（调节精度分别为10 kΩ、1 kΩ、0.1 kΩ）用于调节电阻板的电阻值。

图3 新的转子一点接地保护装置的外部结构图

4 新的转子一点接地保护校验装置优点

（1）转子一点接地保护动作值测定更准确；

（2）转子一点接地保护的校验时间更短，效率更高；

（3）转子一点接地保护动作值校验结果直接显示，更为直观；

（4）转子一点接地保护校验过程中接线更为简单，出错概率更低。

5 结语

转子一点接地保护定值的准确性对机组的安全稳定运行有着很大的影响，本文通过设计研制出一种新的转子一点接地保护校验装置，大大提高了转子一点接地保护校验过程中动作值测定准确性的同时又提升了校验工作的效率，保障了转子一点接地保护动作的可靠性，具有很好的推广和应用价值。