紫光典型产品介绍（3）： DCAP-5085注入式转子接地保护装置逻辑化升级

第一部分：装置概述

DCAP-5085注入式转子接地保护装置自从2001年投运以来，经历了多次升级，从V1.0版本、V2.0版本到V2.4版本，此次升级到V4.0版本，主要完成了标准化的逻辑化设计，全面规范化接地电阻的实时测量、保护逻辑判断及其他可靠性设计。

DCAP-5085注入式转子接地保护装置由两部分组成：

（1）DCAP-5085注入式转子接地保护主装置

（2）注入电阻盒

DCAP-5085注入式转子接地保护装置具有如下继电保护功能：

(1) 两段转子一点接地保护

(2) 位置启动转子两点接地保护

(3) 谐波启动转子两点接地保护

(4) 注入频率调整功能

(5) 注入电源监视功能

(6) 定时举刷和手动举刷功能

(7) 手动举刷开入监视

(8) 转子接地故障定位功能

第二部分：保护原理

1. 转子一点接地保护原理

装置可根据现场转子绕组的引出方式，选择双端注入式或单端注入式转子接地保护原理，注入电源从转子绕组的两端或一端与大轴之间注入，注入电源的切换周期可根据转子绕组对地电容的大小进行调整。

该原理具有以下特点：

(1) 转子接地电阻的计算与接地位置无关，保护没有死区。

(2) 转子接地电阻的计算精度高，注入电源的频率可根据转子绕组对地电容的大小进行调整，不受转子绕组对地电容的影响。

(3) 转子接地电阻的计算与励磁电压的大小无关，在未加励磁电压的情况下，也能监视转子的绝缘情况。

(4) 对于双端注入方式，可准确测量转子一点接地位置。

(5) 单端注入式转子接地保护不能计算出接地点位置以及两点接地变化距离。双端注入式转子接地保护能计算出接地点位置以及两点接地变化距离。

说明：

Ri：注入电阻

Us：注入电源

Rg：转子绕组对大轴的绝缘电阻（转子接地电阻）。

1. 位置启动转子两点接地保护

发生转子一点接地后，装置可记忆接地位置，此后若发生另外一点接地（即发生转子两点接地），则计算出的接地位置会发生变化，从而可确认发生转子两点接地故障。

2. 谐波启动转子两点接地保护

对于两极汽轮发电机，励磁回路两点接地（或匝间短路）故障时，定子绕组机端必有二次谐波电压。利用二次谐波电压能区分励磁回路两点接地故障状态与正常工作状态。

3. 注入电源监视：

当注入电压异常时，瞬时闭锁转子一点接地保护，并延时10s报“注入电源异常”。此外，在注入电源电压发生波动时，闭锁转子一点接地保护。

4. 定时举刷和手动举刷功能：

(1) 装置具有定时举刷和手动举刷功能。

(2) 当“定时检测功能”投入时，可通过设置“定时举刷周期”和“定时举刷时间”定值的整定，定时输出举刷接点。

(3) 当“手动检测功能”投入时，可通过手动举刷开入压板（SI2=1）输出举刷接点。

(4) 当“手动检测功能”投入时，如果手动举刷开入（SI2=1）时间超过5 分钟，判为“手动举刷异常”，装置报警并瞬时收回手动举刷输出。

(5) 当手动和自动检测同时投入时，手动检测优先。

5. 注入频率调整功能：

注入电源的切换周期可根据转子绕组对地电容的大小进行调整。

第三部分：逻辑化升级的计算公式

（1）励磁电压Ue的计算公式

     ，       ，   

（2）注入电源电压Us的计算公式

（3）测量电压U0的计算公式

    ，   

（4）单端注入接地电阻Rg和接地位置Lg的计算公式

    ，   

（5）双端注入接地电阻Rg和接地位置Lg的计算公式

    ，   

第四部分：典型逻辑化设计

（1）转子一点接地保护(Rg1)+注入电阻设置错误

（2）举刷逻辑

第五部分：结语

20多年来，DCAP-5085注入式转子接地保护装置已有超过1000套投入现场运行。

（1）装置所需的注入电源由装置内部产生，无需另配注入电源，这样大大简化了装置结构，接线更加简单，性价比更高。

（2）注入电源叠加在励磁绕组上（通过励磁正极、负极或双端），通过转子接地电阻形成回路，进而计算出接地电阻的大小。由于采用了另外的电源，无需励磁电压参与激励，所以在机组停运时，亦可在线测量励磁绕组的接地状况。

（3）装置可用于转子接地状况的在线监测，特别是无人值班的水电站，这种全天候的监控设备是必不可少的。

（4）对于双端注入信号的接入方式，装置能检测转子接地位置，当接地位置发生改变时，说明发生了转子两点接地。此时装置可设置报警或保护跳闸。

（5）装置配置的定时举刷和手动举刷功能主要用于无刷励磁系统。所以该装置既可用于有刷励磁系统，又可用于无刷励磁系统。

（6）装置采用低功耗设计和高精度信号采集芯片，大大降低的注入电源的功率，同时大大提高了接地电阻的测量精度（0.1kΩ）。

（7）由于注入信号频率可设置，现场可根据转子对地电容的大小合理设置注入频率（对地电容越大，要求注入频率越低，反之可将注入频率设置较高。）

（8）装置的相关定值设置简单，直观，便于运行和维护。

（9）装置具有丰富的通信接入方式，带有RS-485总线口和多个以太网口，可采用MODBUS协议、IEC-103协议或IEC-61850协议。