1、励磁回路一点接地保护
发电机正常运行时,励磁回路与地之间有一定的绝缘电阻和分布电容。当励磁绕组绝缘严重下降或损坏时,会引起励磁回路的接地故障,最常见的是励磁回路一点接地故障。发生励磁回路一点接地故障时,由于没有形成接地电流通路,所以对发电机运行没有直接影响。但是发生一点接地故障后,励磁回路对地电压将升高,在某些条件下会诱发第二点接地,励磁回路发生两点接地故障将严重损坏发电机。因此,发电机必须装设灵敏的励磁回路一点接地保护,保护作用于信号,以便通知值班人员采取措施。励磁回路的一点接地保护,除简单、可靠这些一般要求之外,还要求能够反应在励磁回路中任一点发生的接地故障,并且要求有足够的灵敏度。在评价励磁回路一点接地保护时,灵敏度是用故障点对地之间的过渡电阻大小来定义,若过渡电阻为Rg,保护装置处于动作边界上,则称保护装置在该点的灵敏度为Rg(Ω)。
励磁回路一点接地保护原理有定期检测电路、电桥式和外加电压式,他们能反应励磁回路故障和对地绝缘的降低。
(1)励磁回路一点接地检查装置
(2)叠加直流电压式一点接地保护
保护原理:
这种保护采用了新型的叠加直流方法,叠加源电压一般为50V,内阻>50kΩ。利用微机智能化测量,克服了传统保护中绕组正负极灵敏度不均匀的缺点,能准确地计算出转子对地的绝缘电阻值,范围可达200kΩ。转子分布电容对测量无影响。发电机启动过程中,转子无电压时,保护并不失去作用,保护引入转子负极与大轴接地线。
当K接通时,测控装置的电流为:
当K断开时,测控装置的电流为:
由此可知Rg的大小。
(3)外加交流电压式一点接地保护
保护原理接线图如图所示,经辅助电压互感器TVA将一交流电压U0,经过一普通电流继电器K和一隔直耦合电容C,叠加到励磁绕组的一端与地之间,就构成了简单的叠加交流电压式一点接地保护。继电器的动作电流,要躲过正常情况下流过继电器的不平衡电流。当励磁绕组上某一点经过渡电阻Rf接地时,流过继电器的电流大于整定值时,继电器动作。
(4)微机型切换采样式一点接地保护
基于切换采样原理的励磁回路一点接地微机保护原理如图所示。接地故障点k将转子绕组分为α和1-α两部分(α为转子绕组的百分数),Rg为故障点过渡电阻,由四个电阻R和一个信号电阻R1组成两个网孔的直流电路。图中两个电子开关S1和S2轮流接通。
微机型切换采样式一点接地保护方案在S1、S2切换过程中允许直流励磁电压由E改变为E',不象传统的模拟保护方案那样在切换过程中必须保持直流励磁电压E的恒定。
2、励磁回路两点接地保护
转子两点接地后短路电流大,励磁电流增加,可能烧坏绕组;气隙磁通失去平衡使机组剧烈振动;同时还会产生使轴系磁化等严重后果。
(1)保护构成原理
当发电机转子绕组两点接地时,其气隙磁场将发生畸变,在定子绕组中将产生2次谐波负序分量电势。转子两点接地保护即反应定子电压中2次谐波“负序”分量。
动作方程:
(2) 逻辑框图
在转子一点接地保护动作后,自动投入转子两点接地保护。转子两点接地保护的逻辑框图如图所示。
图中 Rg<Rg.E为转子一点接地保护动作条件。