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摘要：发电机转子一点接地对发电机本身并无危害，但若紧接发生转子第二点接地时由于故障点流过的电流很大，会对转子造成损坏，严重可烧毁转子，因此发生转子一点接地时要尽快排除故障，防止事故扩大化。目前使用的转子接地检测装置检测原理主要有桥式、注入式以及乒乓式，不同的检测原理各有其优缺点。下面就二滩水电站发生的转子一点接地故障，对桥式转子接地检测装置以及处理方法进行分析，为同行提供借鉴意义。
关键词： 励磁；转子接地；动态接地；
1. 引言
二滩水电站装机为6*550MW，机组励磁系统采用广州电器科学研究院与瑞士ABB公司联合制造的UNITROL 5000型励磁系统，主要由电源柜、调节柜、进线柜、功率柜以及灭磁开关柜组成。4个功率柜并联运行，阳极电压1014V，从励磁变压器低压侧获得，额定励磁电压318V，额定励磁电流2709A。转子接地检测装置采用ABB公司制造的UNS3020a-Var.1/2型转子接地检测装置，该装置自投运以来运行可靠，无误报现象。
发电机励磁回路发生两点接地故障的危害表现为： 1.转子绕组一部分被短路，另一部分绕组的电流增加，这就破坏了发电机气隙磁场的对称性，引起发电机的剧烈振动，同时无功出力降低。2.转子电流通过转子本体，如果转子电流比较大，就可能烧损转子，有时还造成转子被磁化。3.由于转子本体局部通过转子电流，引起局部发热，使转子发生缓慢变形而形成偏心，进一步加剧振动。
2. UNS3020a-Var.1/2型转子接地检测装置原理简介
ABB公司制造的UNS 3020a-Var.1/2型转子接地检测装置采用惠斯登电桥原理来测量转子绕组与大轴之间的的接地电容（R/C测量桥）以决定大地漏电流。该保护装置具有两级保护，一级用来对轻微的转子接地发出警报，另一级则对严重的转子接地发出跳闸指令。UNS 3020a型转子接地保护装置具有自检功能，用来检测该装置所有电子线路工作是否正常
3. 二滩水电站#4机组转子接地故障分析及处理
2011年3月11日下午2点，#4机组报“Rotor ground Fault 152”即转子接地故障，2011年3月14日下午3点，#4机组再次报转子接地故障，当时#4机组并网运行5小时左右，带有功500MW左右，2011年3月18日上午11点，#4机组再次报转子接地故障，当时#4机组并网运行2天，带有功500MW，针对#4机组频报转子接地故障，检修人员对#4机组励磁系统，转子绕组回路进行彻底检查，并详细记录当时故障发生时数据，以便进行故障分析。
2011年3月18日上午11点，#4机组报转子接地故障，现地励磁系统LCP以及转子接地检测装置均无法复归报警。机组未解列的情况下，对励磁电压进行测量，从下列表格数据可以看出，当时机组在并网的情况下，励磁电压正对地值60～87VDC、负极对地值60～87VDC，励磁电压正负之间151VDC，测量值均正常。
从表1数据可以看出，R11：1对地电压在27～39VAC漂移，而R10：2对地电压稳定在45.38VAC，R10与R11分别通过C10，C11与励磁绕组的正极和负极相连，两电阻处于桥臂“平等”位置，理论上测量的电压值应相差不大，均应稳定在某一数值附近，而R11：1对地电压不稳定且漂移，可以判断此处连接部位对地应有分布电容，导致其所测交流电压值不稳。
电容C1102为转子接地检测装置F75内部匹配电容，与大轴接地碳刷相连，构成平衡桥一条桥臂，与 、 以及转子绕组对地分布电容 共同构成惠斯通电桥，当电桥平衡时，U+值非常小。而此时测量的C1102：1对地电压为40.4VAC，C10：2对地电压在27～38VAC之间漂移，两者电压差值U+在2.4～13.4VAC之间漂移。#4机组转子接地检测装置F75经过调试，转子绕组对地电阻2KΩ时，F75发“转子接地故障”，此时测量U+值为2.23VAC，而此时U+值在2.4～13.4VAC之间漂移，已超过设定报警值，F75发“转子接地故障”报警，属正常报警。
通过以上分析，#4机组转子及其连接部分确实出现了一点接地故障，针对以上问题，检修人员对转子以及转子连接部分进行了全面检查。机组停机，断开励磁母排与转子的软连接部分，分别对励磁内部母排回路以及转子部分进行耐压试验以及绝缘测试。将C10与C11两极柱分别短接，对励磁母排对地进行耐压试验：电压等级1.5kV，耐压时间1min，无放电无闪烁现象；电压等级2.0kV，耐压时间1min，无放电无闪烁现象。
耐压试验完成后，对励磁母排进行绝缘测试，使用兆欧表1500V档，测量母排对地绝缘电阻值大于1MΩ，符合绝缘标准，因此可以排除励磁盘柜内部接地导致转子接地报警的可能性。对转子及其软连接部分进行耐压和绝缘测试，同时检修人员在滑环室以及发电机风洞洞连接部位观察，同样转子耐压水平及其绝缘水平格。通过耐压试验以及绝缘测试，基本可以判断出，该起转子接地故障属于动态接地，在发电机静止状态时，各项绝缘水平都正常，一旦发电子转子转动起来，由于离心力的作用，线圈被压向槽楔低面和护环内侧，导致绝缘损坏产生接地。为验证机组动态接地，在发电机空转状态下，再次对发电机转子进行绝缘测试，发现集电环引至转子磁极线圈的引线处，有明显的放電现象，打开引接线压板，发现有些地方橡胶已经被压破，个别地方甚至可以看到破损的导线。检修人员对该处进行处理，再次进行绝缘测试，绝缘水平合格。
绝缘检查完毕后，恢复励磁接与转子的软连接，进行零起升压试验，升压过程中，没有出现转子一点接地故障报警信号，在机组运行的随后几天内，也同样没有出现转子一点接地故障报警信号，因此可以确定，该起转子接地事件就是由集电环引至转子磁极线圈的引线处绝缘水平下降，导致了机组转子动态接地现象。
4. 结论
该起转子一点接地事件属于典型的动态接地，通过对测量数据的分析，转子及其连接部位的分段检查，应用排除法一步步找到接地点，并成功将其处理。转子一点接地的情况较为复杂，查找困难，必须进行科学的检查和处理。出现转子一点接地情况时，要及时进行检查和处理，重点对转子连接部位以及易出现磨损部位检查，防止出现转子两点接地导致事故的扩大化。
[参考文献]
[1] 李基成. 现代同步发电机励磁系统设计及应用（第2版）
[2] UNS3020a-Var.1/2型转子接地检测装置说明书.
[3] 严岩溪. 发电机一点接地的处理. 福建电力与电工， 1997.
[4] 曹雪东 刘丽. 发电机转子接地分析和处理. 科技创新与应用，2012.
关键词： 励磁；转子接地；动态接地；
1. 引言
二滩水电站装机为6*550MW，机组励磁系统采用广州电器科学研究院与瑞士ABB公司联合制造的UNITROL 5000型励磁系统，主要由电源柜、调节柜、进线柜、功率柜以及灭磁开关柜组成。4个功率柜并联运行，阳极电压1014V，从励磁变压器低压侧获得，额定励磁电压318V，额定励磁电流2709A。转子接地检测装置采用ABB公司制造的UNS3020a-Var.1/2型转子接地检测装置，该装置自投运以来运行可靠，无误报现象。
发电机励磁回路发生两点接地故障的危害表现为： 1.转子绕组一部分被短路，另一部分绕组的电流增加，这就破坏了发电机气隙磁场的对称性，引起发电机的剧烈振动，同时无功出力降低。2.转子电流通过转子本体，如果转子电流比较大，就可能烧损转子，有时还造成转子被磁化。3.由于转子本体局部通过转子电流，引起局部发热，使转子发生缓慢变形而形成偏心，进一步加剧振动。
2. UNS3020a-Var.1/2型转子接地检测装置原理简介
ABB公司制造的UNS 3020a-Var.1/2型转子接地检测装置采用惠斯登电桥原理来测量转子绕组与大轴之间的的接地电容（R/C测量桥）以决定大地漏电流。该保护装置具有两级保护，一级用来对轻微的转子接地发出警报，另一级则对严重的转子接地发出跳闸指令。UNS 3020a型转子接地保护装置具有自检功能，用来检测该装置所有电子线路工作是否正常
3. 二滩水电站#4机组转子接地故障分析及处理
2011年3月11日下午2点，#4机组报“Rotor ground Fault 152”即转子接地故障，2011年3月14日下午3点，#4机组再次报转子接地故障，当时#4机组并网运行5小时左右，带有功500MW左右，2011年3月18日上午11点，#4机组再次报转子接地故障，当时#4机组并网运行2天，带有功500MW，针对#4机组频报转子接地故障，检修人员对#4机组励磁系统，转子绕组回路进行彻底检查，并详细记录当时故障发生时数据，以便进行故障分析。
2011年3月18日上午11点，#4机组报转子接地故障，现地励磁系统LCP以及转子接地检测装置均无法复归报警。机组未解列的情况下，对励磁电压进行测量，从下列表格数据可以看出，当时机组在并网的情况下，励磁电压正对地值60～87VDC、负极对地值60～87VDC，励磁电压正负之间151VDC，测量值均正常。
从表1数据可以看出，R11：1对地电压在27～39VAC漂移，而R10：2对地电压稳定在45.38VAC，R10与R11分别通过C10，C11与励磁绕组的正极和负极相连，两电阻处于桥臂“平等”位置，理论上测量的电压值应相差不大，均应稳定在某一数值附近，而R11：1对地电压不稳定且漂移，可以判断此处连接部位对地应有分布电容，导致其所测交流电压值不稳。
电容C1102为转子接地检测装置F75内部匹配电容，与大轴接地碳刷相连，构成平衡桥一条桥臂，与 、 以及转子绕组对地分布电容 共同构成惠斯通电桥，当电桥平衡时，U+值非常小。而此时测量的C1102：1对地电压为40.4VAC，C10：2对地电压在27～38VAC之间漂移，两者电压差值U+在2.4～13.4VAC之间漂移。#4机组转子接地检测装置F75经过调试，转子绕组对地电阻2KΩ时，F75发“转子接地故障”，此时测量U+值为2.23VAC，而此时U+值在2.4～13.4VAC之间漂移，已超过设定报警值，F75发“转子接地故障”报警，属正常报警。
通过以上分析，#4机组转子及其连接部分确实出现了一点接地故障，针对以上问题，检修人员对转子以及转子连接部分进行了全面检查。机组停机，断开励磁母排与转子的软连接部分，分别对励磁内部母排回路以及转子部分进行耐压试验以及绝缘测试。将C10与C11两极柱分别短接，对励磁母排对地进行耐压试验：电压等级1.5kV，耐压时间1min，无放电无闪烁现象；电压等级2.0kV，耐压时间1min，无放电无闪烁现象。
耐压试验完成后，对励磁母排进行绝缘测试，使用兆欧表1500V档，测量母排对地绝缘电阻值大于1MΩ，符合绝缘标准，因此可以排除励磁盘柜内部接地导致转子接地报警的可能性。对转子及其软连接部分进行耐压和绝缘测试，同时检修人员在滑环室以及发电机风洞洞连接部位观察，同样转子耐压水平及其绝缘水平格。通过耐压试验以及绝缘测试，基本可以判断出，该起转子接地故障属于动态接地，在发电机静止状态时，各项绝缘水平都正常，一旦发电子转子转动起来，由于离心力的作用，线圈被压向槽楔低面和护环内侧，导致绝缘损坏产生接地。为验证机组动态接地，在发电机空转状态下，再次对发电机转子进行绝缘测试，发现集电环引至转子磁极线圈的引线处，有明显的放電现象，打开引接线压板，发现有些地方橡胶已经被压破，个别地方甚至可以看到破损的导线。检修人员对该处进行处理，再次进行绝缘测试，绝缘水平合格。
绝缘检查完毕后，恢复励磁接与转子的软连接，进行零起升压试验，升压过程中，没有出现转子一点接地故障报警信号，在机组运行的随后几天内，也同样没有出现转子一点接地故障报警信号，因此可以确定，该起转子接地事件就是由集电环引至转子磁极线圈的引线处绝缘水平下降，导致了机组转子动态接地现象。
4. 结论
该起转子一点接地事件属于典型的动态接地，通过对测量数据的分析，转子及其连接部位的分段检查，应用排除法一步步找到接地点，并成功将其处理。转子一点接地的情况较为复杂，查找困难，必须进行科学的检查和处理。出现转子一点接地情况时，要及时进行检查和处理，重点对转子连接部位以及易出现磨损部位检查，防止出现转子两点接地导致事故的扩大化。
[参考文献]
[1] 李基成. 现代同步发电机励磁系统设计及应用（第2版）
[2] UNS3020a-Var.1/2型转子接地检测装置说明书.
[3] 严岩溪. 发电机一点接地的处理. 福建电力与电工， 1997.
[4] 曹雪东 刘丽. 发电机转子接地分析和处理. 科技创新与应用，2012.