摘要：本文介绍某燃机电厂双重化注入式转子接地保护配置方案，针对西门子方波注入式转子接地保护在该电厂调试中出现的问题，采用一阶电路经典三要素法分析方波注入式转子接地保护的原理，推导出接地电阻及接地点计算公式，给出方波注入频率的整定方法和保护的建议整定值，并通过电厂调试验证了其有效性。

    发电机转子绕组一点接地是发电机较为常见的电气故障，虽然转子绕组一点接地不会对发电机造成很大的危害，但是如果相继发生第二点接地故障，那么流过发电机转子绕组的故障电流会使气隙磁通失去平衡，引起震动，严重威胁到发电机的安全运行。为此，技术规程要求1 MW及以上的发电机应装设专用的转子一点接地保护装置，延时动作于信号，宜减负荷平稳停机，有条件时可动作于程序跳闸。
    目前广泛应用的转子接地保护可分为非注入式和注入式两类。现场应用较多的为电桥式非注入式保护，但是此类保护只有在发电机正常运行、磁场电压较高时才能正常工作，在启停机阶段无法正常工作；而外接电源注入式保护的正确动作与发电机的运行状态无关，恰恰弥补了此项不足。由于燃气发电机组在国内主要起着调峰作用，利用小时数较低，发电机启停频繁，因此注入式保护成为燃气发电机组的标准配置。注入式保护分为注入直流电压式、注入交流电压式和注入方波电压式。在新建超超临界燃煤发电机组和燃气发电机组应用最多的是西门子转子两端方波注入式保护装置，它的灵敏度较高、质量较为可靠。本文将主要分析西门子转子绕组两端方波注入式保护的原理，对此保护在某燃气发电厂中应用遇到的问题进行分析并提出对策。

    1 保护配置方案
    某燃机电厂新建2×424. 2MW单轴燃气一蒸汽联合循环发电机组，发电机保护采用西门子产品，并按设计规程要求进行双重化配置。两套转子接地保护采用了不同的注入式原理，第一套采用方波注入式原理，第二套采用工频注入式原理。
    发电机转子额定电压为408V，强励电压更可达到额定电压的2倍。为了避免高压电缆长距离引线，减少注入式保护控制单元与转子绕组间的距离，除了在继保室内的两面发电机保护屏，还特别设置了一面转子接地保护柜，布置于发电机附近的励磁系统室内。同时，为了避免两套注入式转子接地保护之间互相影响，在转子接地保护柜内设置一个方波注入式控制单元故障继电器，并将此继电器的辅助接点接人两套注入式保护控制单元的回路中，以保证两套注入式保护控制单元不会并列运行。

    2 原理简介
    西门子转子绕组两端方波注入式转子接地保护反映转子绕组对地绝缘电阻的下降，其电气接线如图1所示。方波注入式转子接地保护在转子绕组的正负两端与大轴接地碳刷间注入一个固定频率的方波U0。该方波由控制单元7XT7100调制产生，通过藕合单元7XR6004与励磁绕组经高电阻对称藕合，同时通过一个较低的测量电阻Rm连接到大轴接地碳刷，注入电压和注入电流（可从测量电阻RM两端电压计算得到）通过变送器送人发电机保护装置7UM6225，求解转子绕组对地绝缘电阻值。

    由于转子绕组对地电容Cg的存在，每当注入方波的极性变换时，方波电压都会通过藕合电阻对转子绕组回路的对地电容进行一次充电暂态过程。充电电流Ig由电容电流和电阻电流组成，电容电流按一定时间常数衰减，电阻电流随接地电阻Rg变化。正常运行时，转子绕组的接地电阻可视为无穷大，电阻电流和充电过程结束后的电容电流为零；一旦转子绕组发生一点接地故障，接地电阻就将由无穷大变成一个与藕合电阻相同数量级的量，对电容充电暂态过程和电阻电流都有影响。为此，准确计算充电暂态过程的衰减时间，并据此合理选择注入方波的频率，以保证充电暂态过程能够结束，是能否准确计算接地电阻的关键。

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