结合电厂两台2X350MW发电机端部自并励静态励磁系统的实际运行，介绍了发电机转子接地保护的组成原理和特点。对#2发电机转子接地保护经常误发一级信号的现象进行了分析，并提出了解决办法和防范措施。
南阳鸭河口电厂一期容量为2X350MW，励磁系统采用机端自并励静态励磁系统。瑞士ABB公司生产的UNITROL P微机双通道励磁调节器，发电机有一套单独的二次CT和PT输入。整个励磁系统由励磁变压器、控制柜1ER、功率整流柜2EG、励磁灭磁柜3EE组成。发电机接地继电保护安装在励磁系统的励磁和灭磁柜(3EE)内，型号为UNS 3020a。其主要工作原理由电桥平衡原理实现，主要用于检测额定1000V以下同步发电机励磁回路中的接地故障.发电机正常运行时，投入转子接地保护，桥电源由发电机PT二次侧A、C交流电压供电，幅值约为100V V，正常运行时，桥两端不完全平衡电压不能完全为零，存在50MV左右的不平衡电压。桥电源的电压分布在四条腿相等，桥两端不平衡电压低，所以继电器不动作。当发电机转子绕组发生非金属电阻接地故障时，电桥平衡被破坏，电桥两端输出不平衡电压，作用于电子线路继电器。当不平衡电压达到低值1时，延时后启动一级继电器报警。对于不平衡电压2的高值，2级继电器在延迟后开始跳闸。
其主要动作判据为：当励磁母线接地电阻5k，延时5S时，励磁系统一级报警，桥对GND不平衡电压u0.336v；当励磁母线接地电阻 1k时，励磁系统延时2S，电桥不平衡电压u1v至GND。
UNS 3020a转子接地保护装置广泛应用于ABB UNITROL系列励磁调节器。作为励磁回路接地试验，该保护装置比发电机保护配置的转子一点接地和两点接地更可靠。大多数用户选择励磁系统配置的转子接地保护装置作为发电机励磁回路接地试验，分别作用于跳闸和信号。该装置具有自检功能，可实现本地和远程重启和锁定。一方面，转子保护装置的阻容电路是保护装置本身所需的惠斯通平衡桥电路的一部分；另一方面，阻容电路也是一套发电机轴电压吸收器，用于保护自并励火电机组的大轴。UNS 3020a转子接地保护根据发电机励磁回路对地的接触电阻值判断保护是否动作，发电机励磁回路不允许直接接地，比转子励磁回路两点接地保护更可靠。当励磁回路对地漏电电阻值在5k保护等级1时报警，对地漏电电阻值在1k保护等级2时跳闸。与以往根据发电机转子绕组接地情况判断是否动作的转子两点接地保护不同，发电机转子绕组一点接地报警可以短暂运行，两点接地可以直接跳闸。
UNS 3020a转子接地保护装置示意图如图1所示：
图1中惠斯通电桥的补偿电容器CX:
在图1中，r是约2.2K的高阻值电阻，两个电阻r代表电桥的两个臂；CX是设置电容器，它是桥梁的一个臂。它根据U和GND之间的交流电压设置校准电容，并用电熨斗焊接。其整定理论电容值由上述公式计算，也可以通过不断改变电容值，在实践中焊接不平衡电压值来估算。最后一个测量桥臂由发电机转子绕组和轴接地之间的固有电容CR组成，该电容与耦合电容CK1和CK2串联，形成R/C测量桥的一个臂。如图X1: 1、X1: 2所示，端子X1: 1直接接发电机汽机侧大轴接地碳刷，X1: 2通过耦合电容CK1、CK2接励磁母线。Rf1和Rf2用于设置一级和二级保护的动作电压，TA1和TA2用于设置一级和二级保护的延时时限。我厂发电机大轴接地设计有两点考虑。一方面，发电机汽轮机侧的四根大轴通过接地碳刷接地，消除轴电压轴；另一方面，两个接地碳刷安装在发电机励磁端的大轴上，并通过轴过滤器接地。滤波器(电阻/电容元件)用于防止电压尖峰损坏发电机轴承。只要碳刷接触良好，轴电压可限制在3 V以下.
我厂转子接地继电器频繁的保护报警与转子轴的接地碳刷有关。转子轴有两个接地碳刷，固定在轴的两侧，同时接地。一方面，当发电机大轴上存在轴电压时，它们可以直接消耗轴电压；另一方面，它们可以测量发电机转子绕组和轴接地之间的固有电容CR，同时，它们与串联的耦合电容器CK1和CK2一起形成R/C测量桥的一个臂。因此，需要经常检查接地碳刷的工作状况和工作环境，防止轴接地不良。
我厂转子接地保护经常误发一级报警，保护信号可以复位。我认为有以下原因和解决方法：
桥臂的设置电容Cx设置不好。测量电桥到GND输出的不平衡电压u的交流值，观察是否达到0.336V，如果达到这个值，停机检查转子绕组、转子电压母线、碳刷和碳刷架的绝缘，看转子绕组的一极是否因碳粉堆积而虚接地。如果一切正常，电容Cx可以复位。发电机带负荷时，整个定时最好在180兆瓦左右，在整个定时过程中必须拆除保护的二级跳闸出口。根据转子绕组对地电容CR的实际值，最好使桥对GND不平衡电压U的交流量在50mv之间，且不超过50mv.一级报警动作值低，数值设置为0.336V，实测为0.324V调整Rf1值，增加一级报警阈值电压，调整时将一级报警延时TA1设置为“0”。
发电机带负荷时，转子绕组的正极(或负极)与地之间连接一个可调电阻，用于测量一、二级桥的漏电阻值。一端接励磁母线，另一端接地，模拟转子接地。检查报警信号和延时是否正确。去掉电阻后，检查信号是否复位完好。如果不满足要求，调整Rf1、TA1、Rf2和TA2。测试时，需要将发电机转子接入电路，发电机已在额定转速下运行且部分负载。
重点检查发电机转子接地继电器桥臂耦合电容CK1、CK2，检查是否损坏，外观是否异常，电容器耐压等级是否达到。
发电机转子接地保护电缆屏蔽不良，造成外部回路干扰影响发电机接地保护装置误动作。建议用于转子接地保护的电缆全部更换为屏蔽电缆，屏蔽层应可靠接地。
发电机密封瓦密封不严密，长期运行时密封油积聚在发电机大轴处，容易长时间形成油污，导致发电机大轴与接地碳刷之间的电阻增大或不导通。此时发电机大轴产生轴电压，转子接地保护的测量电阻没有电流流过。但如果接地碳刷和大轴瞬间导通，此时接地保护将作为信号。建议更换发电机轴的接地碳刷，清理发电机轴处的污垢，确保接地碳刷可靠导通。
用压缩空气吹扫发电机励磁碳刷室，防止碳粉通过碳刷架非金属接地。并测量发电机轴电压是否超过3V。检查发电机轴的汽轮机侧和励磁侧的接地碳刷是否有火花。如果有火花，调整接地碳刷弹簧与发电机轴之间的夹紧程度或更换接地碳刷。
通过以上测量和整定，解决了我厂#2发电机转子接地保护经常误发一级报警的问题，迅速消除了我厂机组励磁系统的隐患。后来发电机停机检修后，发现励磁母线正绝缘只有0.5M低。仔细检查后，发现碳刷架一侧的一处绝缘损坏。处理后绝缘恢复正常，彻底解决了我厂转子接地保护经常误发一级报警的问题。
南阳鸭河口电厂一期容量为2X350MW，励磁系统采用机端自并励静态励磁系统。瑞士ABB公司生产的UNITROL P微机双通道励磁调节器，发电机有一套单独的二次CT和PT输入。整个励磁系统由励磁变压器、控制柜1ER、功率整流柜2EG、励磁灭磁柜3EE组成。发电机接地继电保护安装在励磁系统的励磁和灭磁柜(3EE)内，型号为UNS 3020a。其主要工作原理由电桥平衡原理实现，主要用于检测额定1000V以下同步发电机励磁回路中的接地故障.发电机正常运行时，投入转子接地保护，桥电源由发电机PT二次侧A、C交流电压供电，幅值约为100V V，正常运行时，桥两端不完全平衡电压不能完全为零，存在50MV左右的不平衡电压。桥电源的电压分布在四条腿相等，桥两端不平衡电压低，所以继电器不动作。当发电机转子绕组发生非金属电阻接地故障时，电桥平衡被破坏，电桥两端输出不平衡电压，作用于电子线路继电器。当不平衡电压达到低值1时，延时后启动一级继电器报警。对于不平衡电压2的高值，2级继电器在延迟后开始跳闸。
其主要动作判据为：当励磁母线接地电阻5k，延时5S时，励磁系统一级报警，桥对GND不平衡电压u0.336v；当励磁母线接地电阻 1k时，励磁系统延时2S，电桥不平衡电压u1v至GND。
UNS 3020a转子接地保护装置广泛应用于ABB UNITROL系列励磁调节器。作为励磁回路接地试验，该保护装置比发电机保护配置的转子一点接地和两点接地更可靠。大多数用户选择励磁系统配置的转子接地保护装置作为发电机励磁回路接地试验，分别作用于跳闸和信号。该装置具有自检功能，可实现本地和远程重启和锁定。一方面，转子保护装置的阻容电路是保护装置本身所需的惠斯通平衡桥电路的一部分；另一方面，阻容电路也是一套发电机轴电压吸收器，用于保护自并励火电机组的大轴。UNS 3020a转子接地保护根据发电机励磁回路对地的接触电阻值判断保护是否动作，发电机励磁回路不允许直接接地，比转子励磁回路两点接地保护更可靠。当励磁回路对地漏电电阻值在5k保护等级1时报警，对地漏电电阻值在1k保护等级2时跳闸。与以往根据发电机转子绕组接地情况判断是否动作的转子两点接地保护不同，发电机转子绕组一点接地报警可以短暂运行，两点接地可以直接跳闸。
UNS 3020a转子接地保护装置示意图如图1所示：
图1中惠斯通电桥的补偿电容器CX:
在图1中，r是约2.2K的高阻值电阻，两个电阻r代表电桥的两个臂；CX是设置电容器，它是桥梁的一个臂。它根据U和GND之间的交流电压设置校准电容，并用电熨斗焊接。其整定理论电容值由上述公式计算，也可以通过不断改变电容值，在实践中焊接不平衡电压值来估算。最后一个测量桥臂由发电机转子绕组和轴接地之间的固有电容CR组成，该电容与耦合电容CK1和CK2串联，形成R/C测量桥的一个臂。如图X1: 1、X1: 2所示，端子X1: 1直接接发电机汽机侧大轴接地碳刷，X1: 2通过耦合电容CK1、CK2接励磁母线。Rf1和Rf2用于设置一级和二级保护的动作电压，TA1和TA2用于设置一级和二级保护的延时时限。我厂发电机大轴接地设计有两点考虑。一方面，发电机汽轮机侧的四根大轴通过接地碳刷接地，消除轴电压轴；另一方面，两个接地碳刷安装在发电机励磁端的大轴上，并通过轴过滤器接地。滤波器(电阻/电容元件)用于防止电压尖峰损坏发电机轴承。只要碳刷接触良好，轴电压可限制在3 V以下.
我厂转子接地继电器频繁的保护报警与转子轴的接地碳刷有关。转子轴有两个接地碳刷，固定在轴的两侧，同时接地。一方面，当发电机大轴上存在轴电压时，它们可以直接消耗轴电压；另一方面，它们可以测量发电机转子绕组和轴接地之间的固有电容CR，同时，它们与串联的耦合电容器CK1和CK2一起形成R/C测量桥的一个臂。因此，需要经常检查接地碳刷的工作状况和工作环境，防止轴接地不良。
我厂转子接地保护经常误发一级报警，保护信号可以复位。我认为有以下原因和解决方法：
桥臂的设置电容Cx设置不好。测量电桥到GND输出的不平衡电压u的交流值，观察是否达到0.336V，如果达到这个值，停机检查转子绕组、转子电压母线、碳刷和碳刷架的绝缘，看转子绕组的一极是否因碳粉堆积而虚接地。如果一切正常，电容Cx可以复位。发电机带负荷时，整个定时最好在180兆瓦左右，在整个定时过程中必须拆除保护的二级跳闸出口。根据转子绕组对地电容CR的实际值，最好使桥对GND不平衡电压U的交流量在50mv之间，且不超过50mv.一级报警动作值低，数值设置为0.336V，实测为0.324V调整Rf1值，增加一级报警阈值电压，调整时将一级报警延时TA1设置为“0”。
发电机带负荷时，转子绕组的正极(或负极)与地之间连接一个可调电阻，用于测量一、二级桥的漏电阻值。一端接励磁母线，另一端接地，模拟转子接地。检查报警信号和延时是否正确。去掉电阻后，检查信号是否复位完好。如果不满足要求，调整Rf1、TA1、Rf2和TA2。测试时，需要将发电机转子接入电路，发电机已在额定转速下运行且部分负载。
重点检查发电机转子接地继电器桥臂耦合电容CK1、CK2，检查是否损坏，外观是否异常，电容器耐压等级是否达到。
发电机转子接地保护电缆屏蔽不良，造成外部回路干扰影响发电机接地保护装置误动作。建议用于转子接地保护的电缆全部更换为屏蔽电缆，屏蔽层应可靠接地。
发电机密封瓦密封不严密，长期运行时密封油积聚在发电机大轴处，容易长时间形成油污，导致发电机大轴与接地碳刷之间的电阻增大或不导通。此时发电机大轴产生轴电压，转子接地保护的测量电阻没有电流流过。但如果接地碳刷和大轴瞬间导通，此时接地保护将作为信号。建议更换发电机轴的接地碳刷，清理发电机轴处的污垢，确保接地碳刷可靠导通。
用压缩空气吹扫发电机励磁碳刷室，防止碳粉通过碳刷架非金属接地。并测量发电机轴电压是否超过3V。检查发电机轴的汽轮机侧和励磁侧的接地碳刷是否有火花。如果有火花，调整接地碳刷弹簧与发电机轴之间的夹紧程度或更换接地碳刷。
通过以上测量和整定，解决了我厂#2发电机转子接地保护经常误发一级报警的问题，迅速消除了我厂机组励磁系统的隐患。后来发电机停机检修后，发现励磁母线正绝缘只有0.5M低。仔细检查后，发现碳刷架一侧的一处绝缘损坏。处理后绝缘恢复正常，彻底解决了我厂转子接地保护经常误发一级报警的问题。
