摘要：发电机是将机械能转换为电能的设备，在发电系统中，发电机是最重要的设备。为维持发电系统安全稳定运行，必须要保证发电机设备运行的稳定性和可靠性。采用状态监测的方法能够及时诊断和发现发电机故障，而在线状态监测方法的基础是对不同发电机故障的表现进行精确的区分，即将故障的表现与故障类型对应起来。为此，本文以小机组为例，对发电机常见故障及其表现形式进行了区分，详细介绍了发电机定子接地和转子接地的类型、原因以及保护方法。合理的接地保护能够有效避免发电机接地故障所带来的危害，为设备的安全稳定运行提供了重要保证。
关键词：小机组；发电机；接地保护；定子；转子
发电机是发电机组中非常重要的设备，因而保证其安全稳定运行具有重要意义。接地故障是发电机最常见的故障类型，接地故障预防和接地保护能有效降低发电机故障率。现首先对发电机常见故障进行了介绍，并简要分析了导致发电机接地故障的主要原因；然后针对小机组发电机定子和转子接地保护的问题进行了研究，对避免接地故障危害发电机运行安全具有重要的现实意义。
1发电机常见故障
发电机常见的故障可以分为定子常见故障和转子常见故障两种类型。定子故障可以分为相间短路和单相接地短路两种主要形式，同样转子故障也可以分为相间短路和转子接地短路两种主要形式。导致定子故障的原因主要是老化或者是设备异常导致绝缘保护损坏，从而造成定子相间短路或单相接地故障的发生，定子单相接地故障主要是通过外壳形成接地，是发电机最常见的故障之一。转子故障中，相间短路故障同样是由绝缘损坏所导致的，当绝缘损坏后，相间就会形成短路电流，短路电流的作用会导致局部温升，从而进一步加速绝缘损坏，进而造成更加严重的局面。转子接地故障按其接地形式可以分为一点接地和两点接地两种情况。发电机一点接地故障所造成的危害较小，通常不会影响发电机的正常运转，但一点接地具有潜在的危险性，因为当发电机发生一点接地的情况后，如不作处理，再发生另外一点接地的情况，就会形成两点接地故障。两点接地故障会造成转子间形成短路，从而严重影响发电机的安全运行，甚至会烧毁发电机。针对上述两种主要的发电机接地故障，需要采取接地保护措施，实现对发电机常见接地故障的预防。
2小机组发电机定子接地保护
发电机定子接地保护需要考虑发电机中性点的接地方式。影响发电机中性点接地方式的因素很多，比如定子接地电容的电流以及过电压等，所以在选择中性点接地方式时一定要综合考虑多方面因素。对于小型机发电机组，中性点接地方式主要有以下几种：
（1）中性点不接地或通过互感器接地方式。这是小型发电机组最常见的中性点接地方式，采用该接地方式的前提是定子单相接地的电流允许值要大于接地电容的电流值。发电机发生单相接地故障时，线路示意图如下：
（2）中性点通过消弧线圈接地。发电机中性点经消弧线圈接地运行方式中，用消弧线圈补偿对地电容电流，能够有效地降低接地点的短路电流。该种方式可以有效降低发电机单相接地时的电流值，其原理是消弧线圈在电压的作用下能够产生互感电流，电流方向和单相接地电流方向相反，因而可以起到抵消的作用。因此，定子单相接地时，通过补偿作用，可以使得接地电流值比允许值要小，进而实现对定子的保护，提高了供电可靠性。此种接地方式也可应用于小型机组。
（3）中性点通过高电阻接地。该方法主要在大中型发电机组中使用，与通过消弧线圈接地的方式相比，该方法所产生的动态过电压更小。发电机定子接地保护的方法主要有三种，即基波零序电压保护、三次谐波电压保护以及注入式定子接地保护。根据发电机中性点接地方式的不同，定子接地保护动作可以分为信号通知和直接停机两种方式。
小型发电机组由于采用中性点不接地方式，所以其接地保护一般采用基波零序电压保护。当发电机发生单相接地故障时，所产生的电流要比允许值小，此时接地保护动作以信号形式通知操作盘，但是不作出停机的动作。接收到保护信号后，需及时对接地故障进行处理，防止再次发生接地故障，进而造成发电机损坏。
3小机组发电机转子接地保护
发电机转子接地保护根据转子接地形式的不同而有所变化。为此，需要首先对转子接地的形式进行简要划分。转子接地按绝缘电阻值大小可以分为非金属性接地（阻值大于500Ω，小于2kΩ）和金属性接地（阻值小于500Ω）两类；按接地部位划分，转子接地可以分为集电环接地、引线接地、线圈在槽内或槽口接地、线圈在端部接地等不同的形式。导致转子接地的原因可以分为以下几种：
（1）绝缘损坏。绝缘损坏有两种情况，一种情况是长期运行所致，没有按照使用寿命及时进行更换；另外一种情况是由于转子散热不良，导致局部超温，从而造成绝缘损坏。
（2）小的活动生物进入回路中，冷却器漏水，励磁回路有脏污等情况。
（3）工作人员误操作，不慎误碰或者其他原因。
发电机转子接地保护的方法主要有乒乓式转子接地保护和注入式转子接地保护两种。乒乓切换式转子接地保护是目前最常见的一种方式，适用于小型发电机组，其原理如图1所示，S1和S2可以自由断开和闭合，反向二极管可以起到保护的作用，本原理图保护执行的判据为Rf的值小于接地过渡电阻的整定值。
4结语
本文主要对发电机的接地保护方法进行了研究。根据发电机不同的故障类型，分为定子故障和转子故障去考虑接地保护。分析了发电机定子和转子接地保护的方法，合理的接地保护能够有效避免发电机接地故障所带来的危害，为设备的安全稳定运行提供重要保证。
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作者介绍：
李护权（1976.10.19），性别：男；籍贯：湖南；民族：汉；学历：硕士；职称：高级工程师；职务：高级设计师；研究方向：煤气发电及垃圾发电；单位：武汉都市环保工程技术股份有限公司；
论文作者:李护权
论文发表刊物:《电力设备》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/19
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