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供配用电技术及应用

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[发电机]

汽轮发电机转子接地保护原理

分析与配置建议

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文/何天磊梁辰王晓剑

1.中电华创电力技术研究有限公司；2.中电华创（苏州）电力技术研究有限公司

从保护发电机和安全生产的双重角度出发，发电机必须配置转子接地保护。介绍了几

种常见转子接地保护的原理，阐述了可能会导致保护误动作的干扰因素，总结出发电机转

子接地保护动作后的排查重点，提出转子接地保护配置的原则，以指导同类型发电机运行

检修工作。

随着发电机单机容量的不断增大，百万机组已急剧增大，发电机将面临转子烧毁的重大风险，

经逐渐成为现在的主力机组。在载荷能力不断增同时发电机气隙磁通失去平衡，引起发电机剧烈振

强、发电能效不断提高的同时，对发电机的保护功动，发电机和汽轮机轴系磁化，严重威胁发电厂主

能也提出了更高的要求。近年来，在火电机组频繁设备的安全。

参与深度调峰的大背景下，发电机转子电流和温度

在短时间内大幅波动，槽内导体的低周胀缩加剧，

绕组易发生永久性形变或短路，发电机转子的故障

率大大增加。如果在转子绕组故障时不能及时发出

警报或切除负荷，将对发电机本体造成不可逆的损

伤，严重时可能影响整个电力系统的安全稳定运

行，造成巨大的经济损失和恶劣的社会影响。

接地故障是发电机转子绕组故障的主要表现形

图1发电机转子接地故障示意图

式之一，如图1所示。按接地的严重程度可以分为

金属性接地和非金属性接地，按转子绝缘故障性质

可以分为稳定接地和不稳定接地，按故障点的形式发电机转子接地保护简介

可以分为一点接地和两点接地。在发电机转子接地在实际的工程应用中，发电机组一般都会配置

故障中最为常见的是一点接地故障，由于发电机转转子绕组一点接地保护，实现转子接地故障的分析

子绕组一点接地时并未形成闭合回路，且励磁电源与诊断。转子绕组一点接地保护从原理上一般可以

部位存在的大电阻对接地泄漏电流有一定的限制作分为非注入式和注入式两种。

用，因此一点接地故障一般不会对运行机组造成直非注入式转子一点接地保护的原理是利用励磁

接伤害，但一定要引起充分重视，及时查找转子接绕组自身的电流或电压作为判据，在此方式下主要

地保护动作原因，避免转子两点接地故障的发生。有电桥平衡式和乒乓式两类，其中乒乓式又称作切

一旦发生两点接地故障，闭合回路的形成导致电流换采样式，在许多大型火力发电厂得到了应用。注

年第期·电气时代

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入式转子一点接地保护的主要特征是外加辅助电换。当发电机转子绕组在K位置处发生一点接地故

源，通过装置将用作保护判据计算的电流或电压注障时，通过两种状态下测量电阻上电压值的变化，

入转子绕组。南瑞、南自、许继和四方等厂家的注能得到短路大致的位置。

入式转子接地保护装置已经比较成熟，目前已广泛

投入运行。

下面对近年来常用的几种发电机转子一点接地

保护作简要介绍。

1.电桥平衡式

利用电桥平衡原理的转子一点接地保护在ABB

UNS3020型保护装置中运用最为广泛。在正常情况