發(fā)電機的轉(zhuǎn)子接地保護發(fā)電機勵磁回路故障及產(chǎn)生的影響發(fā)電機勵磁回路的主要故障有失磁故障、轉(zhuǎn)子繞組的一點接地和兩點接地故障等。轉(zhuǎn)子繞組一點接地故障是發(fā)電機常見故障之一。正常運行時，勵磁回路和大地有絕緣電阻，因而轉(zhuǎn)子繞組一點接地時，不能形成故障電流通路，不會對發(fā)電機產(chǎn)生直接危險。但此時，勵磁繞組對地電壓升高，若發(fā)生第二點接地時，很大的短路電流將可能使勵磁繞組和轉(zhuǎn)子燒損，還可能因為勵磁回路氣隙磁通畸變而引起發(fā)電機組劇烈振動，產(chǎn)生嚴重的后果。對于水輪發(fā)電機，要求裝設(shè)一點接地保護，作用于信號，及時消除一點接地故障。對于汽輪發(fā)電機，要求裝設(shè)一點接地和兩點接地保護。在一點接地時，發(fā)出信號，并加強檢查、監(jiān)視，選擇合適時機停機檢修。同時，在一點接地后投入兩點接地保護，當(dāng)兩點接地時兩點保護動作于發(fā)電機跳閘。對于一些大型（600MW）進口汽輪發(fā)電機組，為了確保機組的安全，要求裝設(shè)動作于發(fā)電機跳閘的一點接地保護。發(fā)電機轉(zhuǎn)子一點接地保護直流電橋式直流電橋式一點接地保護原理接線如圖8-42所示。發(fā)電機勵磁繞組LE對地絕緣電阻以集中參數(shù)Ry表示在LE中點M處，中點M將LE的電阻分為兩部分，并和外接電阻與穩(wěn)壓管電阻之和R1、及外接電阻R2構(gòu)成電橋的四個臂，在P點和M點之間接入Ry和繼電器KA。正常運行時，調(diào)節(jié)R1、R2，使KA中不平衡電流最小并小于KA的動作電流。當(dāng)LE某點K經(jīng)過渡電阻Rtr一點接地時，電橋失去平衡，若KA中的電流大于其動作值，則KA動作發(fā)出信號或使發(fā)電機跳閘。這種保護在LE正極或負極附近發(fā)生一點接地時，靈敏度較高；接地發(fā)生在LE中點M附近時，KA中的電流很小，存在動作死區(qū)。為了消除死區(qū)，可以采取以下兩項措施：⑴在電阻R1的橋臂中，串接阻值隨外加勵磁電壓的大小而改變的非線性穩(wěn)壓管VS。如此，在LE中點M附近一側(cè)一點接地時存在死區(qū)，而在另一側(cè)，電橋由于穩(wěn)壓管VS阻值的變化而不平衡加大，使繼電器KA能夠動作。⑵利用轉(zhuǎn)子存在的偏心及磁路不對稱等在LE中產(chǎn)生的交流電壓分量，使中點M的電位與P點電位在一定范圍內(nèi)波動。當(dāng)LE中點M附近一點接地時，電橋平衡被破壞，繼電器KA能夠動作。其原理接線如圖8-43所示。P點與大地經(jīng)整流橋VS、濾波電容C接至繼電器KA，LE中的交流分量也作為動作量加入繼電器KA。電阻R3用來調(diào)節(jié)繼電器KA的動作值。當(dāng)接地點位于LE的正極或負極附近時，穩(wěn)壓管VS2與繼電器KA并聯(lián)分流，防止繼電器KA損壞。若LE中點M附近接地故障時，軸電流（即交流電流分量）能流入保護裝置，也有助于消除保護的死區(qū)。疊加直流電壓式疊加直流電壓式一點接地保護的原理接線如圖8-44所示。由其它交流電源U~經(jīng)隔離變壓器TS變換和整流橋VS整流后得到直流電壓U0，再經(jīng)繼電器KA順向加到勵磁繞組LE的一端，構(gòu)成疊加直流電壓一點接地保護。正常運行時，由于勵磁繞組LE對地絕緣電阻Ry很大，因而流過繼電器KA的電流I0很小，為式中ULE—勵磁繞組電壓；RKA—繼電器KA內(nèi)阻。繼電器KA應(yīng)按躲過正常運行時的I0整定，即式中Krel—可靠系數(shù)，取1.5。當(dāng)勵磁繞組LE的正極金屬性接地時，流過繼電器KA的電流IKA+為當(dāng)忽略勵磁繞組LE的電阻，其負極金屬性接地時，流過繼電器KA的電流IKA-為為了使保護裝置有足夠的靈敏度，要求即若ULE=240V，U0=60V，則這種保護沒有死區(qū)，而且能監(jiān)視停止運行的發(fā)電機勵磁回路的絕緣；但繼電器KA的阻值RKA由于功率消耗及熱穩(wěn)定等原因不能選擇得太小，因此要求發(fā)電機勵磁繞組LE對地絕緣電阻Ry較大。對于不滿足的轉(zhuǎn)子水內(nèi)冷發(fā)電機組，這種保護無法使用。疊加交流電壓式疊加交流電壓式一點接地保護原理接線如圖8-45所示。外來50Hz交流電源電壓經(jīng)交流繼電器KA和隔直耦合電容C加于的任一端，構(gòu)成疊加交流電壓式一點接地保護。正常運行時，流過繼電器KA的電流為式中ZKA—繼電器KA的阻抗；XC—隔直耦合電容容抗，；Zy—對地絕緣電阻Ry及對地電容Cy的等值阻抗，。繼電器KA的動作值Iact按躲過正常運行時的I0整定。當(dāng)勵磁繞組LE的K點經(jīng)過渡電阻Rtr接地時，流過繼電器KA的電流IKA為當(dāng)勵磁繞組LE的正極或負極接地時，流過繼電器KA的電流分別為IKA+和IKA-可見，任意點發(fā)生接地故障，靈敏度基本相同。這種保護無死區(qū)，而且消耗功率較小。對于大型機組，C值較大，可達1~2μF，其容抗，Zy較小，因而整定值較高，保護的靈敏度較低。此外，由于慣性元件的存在，流過保護的電流受暫態(tài)過程的影響較大，甚至可能造成保護誤動作。疊加方波電壓式進口600MW發(fā)電機組還采用疊加方波電壓的方式構(gòu)成一點接地保護，其原理接線如圖8-46（a）所示。將50Hz電壓整形成周期為τ的方波電源，經(jīng)隔直電容C1、C2加在轉(zhuǎn)子繞組LE的兩端，由方波電源提供的電流在測量電阻REr上產(chǎn)生測量電壓，送至電平檢測元件。由于方波電壓加在轉(zhuǎn)子繞組LE的兩端，其在繞組上產(chǎn)生的磁勢相互抵消，因此繞組的電感可以忽略不計，且選擇耦合電容C1+C2?Cy，若方波電源的內(nèi)阻為R0，則可作出等值電路，如圖8-46（b）所示。其中，方波電源的內(nèi)阻R0、固有電阻RPr、測量電阻REr、方波電源為常數(shù)。正常運行時，測量電壓。由于電源電壓從0躍變到時，勵磁繞組LE等值電容Cy不能突變，，因此，而則決定于R0、REr、REr、及LE等值絕緣阻抗Zy的分壓比，保護裝置按躲過正常情況下的整定。當(dāng)勵磁繞組LE在K點經(jīng)過渡電阻Rtr發(fā)生一點接地時，LE絕緣下降，等值阻抗Rtr∥Zy減小，增大，測量電壓隨之升高，電平檢測器有輸出，保護裝置動作。對于大型機組，通常要求保護動作于發(fā)電機跳閘。發(fā)電機轉(zhuǎn)子兩點接地保護目前，國內(nèi)中小型汽輪發(fā)電機勵磁回路兩點接地保護是按直流電橋原理構(gòu)成的，其原理接線如圖8-47所示。正常運行時，保護裝置不投入，在運行過程中定期對勵磁回路進行絕緣檢測，發(fā)生一點接地故障后，將保護裝置投入運行。在K1點接地后，合上刀開關(guān)QK1，掀下按鈕SB，調(diào)整電位器RP來平衡電橋橋臂，使電阻比值，則毫伏表mV指示最小。此時，電橋處于平衡狀態(tài)。然后，松開SB，合上刀開關(guān)QK2，將靈敏電流繼電器KA接入橋回路，保護裝置投入運行。當(dāng)在第二點K2發(fā)生接地時，電橋平衡被破壞，橋回路中有電流流過，其值大于動作電流（70mA）時保護延時1~1.5s動作，以躲開瞬時兩點接地。這種保護裝置無需在每臺發(fā)電機上裝設(shè)，只是使集中在一個控制室的所有發(fā)電機共用一套。按直流電橋原理構(gòu)成發(fā)電機勵磁回路兩點接地保護的缺點是：⑴接地點K2靠近K1時，保護有死