[發明專利]一種消除無刷旋轉勵磁發電機轉子接地檢測滑環電腐蝕裝置及方法

有效

• 申請號: 202010930428.1
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112217348B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 葛宗琴;張憲嶺;吳敏;彭勁峰
• 申請（專利權）人: 華能南京金陵發電有限公司
• 主分類號: H02K11/40
• 分類號: H02K11/40;H02K13/00
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 劉趁新

1.一種消除無刷旋轉勵磁發電機轉子接地檢測滑環電腐蝕方法，消除無刷旋轉勵磁發電機機組轉子接地檢測滑環電腐蝕裝置，包括發電機轉子電壓檢測碳刷、發電機轉子接地保護裝置，所述發電機轉子電壓檢測碳刷經電纜、控制開關將發電機轉子負對地或正對地電壓送至發電機轉子接地保護裝置，所述發電機轉子接地保護裝置，包括單端注入式轉子接地保護裝置和雙端注入式轉子接地保護裝置；

所述單端注入式轉子接地保護裝置保護包括注入方波U_s、采樣電阻R_X、耦合電阻R_y、轉子負極繞組、轉子大軸對地電容和對地電阻R_g，注入方波U_s與采樣電阻R_X、耦合電阻R_y與轉子負極繞組相連，轉子大軸經轉子接地碳刷接地，轉子繞組電壓U_L,轉子負極對地電壓為αU_L；

所述雙端注入式轉子接地保護裝置保護包括注入方波U_s、采樣電阻R_X、耦合電阻R_y、轉子負極繞組、轉子正極繞組、轉子大軸對地電容和對地電阻R_g，轉子正極繞組經耦合電阻R_y與采樣電阻R_X、注入方波U_s以及轉子接地電阻與接地電容組成的并聯電路相連，該回路電流為I₁，轉子負極對地繞組經耦合電阻R_y與采樣電阻R_X、注入方波U_s以及轉子接地電阻與接地電容組成的并聯電路相連,該回路電流為I₂，轉子繞組電壓U_L,轉子負極對地電壓為αU_L,轉子正極對地電壓為(1-α)U_L：包括有如下步驟：

(1)測量得到回采電壓：

方波電壓通過耦合電阻Ry、轉子對地電容C、對地電阻Rg及測量電阻R_x、轉子繞組構成回路，此時在Rx上得到回采電壓Ux；

(2)消除對地電容C的影響：

在Ux達到穩態的情況下，即dUx/dt＝0時，裝置才計算正半波下的回采電壓Ux_l和負半波下的回采電壓Ux₂，所以在計算接地電阻時可不考慮接地電容的影響，在每半波周期內，電路可以看成直流注入；當轉子發生接地故障時，由于Rg的作用，使得電容充電時間常數發生變化，穩態電壓Ux也隨之發生變化，正負半波下的穩態電壓Ux_l和Ux₂幅值都變大，Ux_l—Ux₂＝K，通過調整注入方波電源周期定值可消除轉子繞組對地電容的影響；

(3)確定注入的方波電源周期：

在停機情況下，確保轉子絕緣良好的情況下，調整注入方波電源周期，觀察單端注入式保護裝置泄漏電流采樣，推算電容充放電時間，考慮一定的裕度，確定最終注入電源周期定值為1S；

(4)單端注入式轉子接地保護的接地判斷：

在轉子繞組的負極與大軸之間注入偏移方波電源，通過計算接地電阻的阻值，構成轉子一點接地保護，方波注入式轉子接地保護由于在穩態下測量，所以在計算接地電阻時可以不考慮接地電容的作用，因此在每半波周期內，電路可以看作是直流注入，轉子繞組的電壓為U_L,轉子繞組負極對地電壓為αU_L，耦合電阻，由雙端注入式的正、負極的兩支耦合電阻并聯組成、注入方波Us、采樣電阻R_X、轉子對地電阻Rg和對地電容C、轉子負級對地繞組上通過的電流為I；

在方波的正半波可列出回路電流方程組為

設U_X為采樣電阻R_X兩端電壓，則U_x1＝IR_x

可得U_X的表達式為

在方波負半波時，注入電壓的極性發生改變，同樣可以得到

根據(1)(2)可得

當轉子發生接地故障時，由于Rg的作用，使得電容充電時間常數發生變化，穩態電壓Ux也隨之發生變化，正負半波下的穩態電壓Ux_l和Ux₂幅值都變大，Ux_l—Ux₂＝K，接地電阻數值下降；

(5)確定雙端注入式保護裝置的接地位置：

在轉子繞組的兩端與大軸之間注入偏移方波電源，通過計算接地電阻的阻值，構成轉子一點接地保護，為雙端注入式保護裝置，方波注入式保護由于在穩態下測量，所以在計算接地電阻時可以不考慮接地電容的作用，因此在每半波周期內，電路可以看作是直流注入，轉子正繞組和耦合電阻R_Y串聯電路的電流為I₂，轉子負極繞組和耦合電阻R_Y串聯電路的電流為I₁，采樣電阻R_X、注入方波和接地電阻上電流為(I₁+I₂)；

在方波的正半波可列出回路電流方程組為:

U_S+αU_L＝(R_Y+R_g+R_X)I₁+(R_g+R_x)I₂ (1)

U_sR-(1-α)U_L＝(R_g+R_x)I₁+(R_y+R_g+R_x)I₂ (2)

設U_X為采樣電阻R_X兩端電壓，則U_X＝(I₂+I₁)R_X

由公式1、2可得到U_X的表達式為

負半周，方波電壓的極性變化外，同理可以得到U'_X的表達式

可以計算得出接地電阻和接地位置