发电机定子单相接地处理.doc

发电机定子绕组单相接地,是发电机最常见的一种电气故障非故障相对地电压上升为线电 压，可能导致绝缘薄弱处发生接地形成两点接地短路，扩大事故定子绕组单相接地的危 害性主要是流过故障点的电容电流产生电弧可能烧坏定子铁心,进一步造成匝间短路或相间 短路(铁心灼伤后造成磁场分布不均，定子绕组局部温度高，后果必然是相间短路损坏发电 机 ),使发电机遭受更为严重的破坏6ｋＶ发电机为中性点不接地系统,当发生定子绕组单相接地时,故障点将出现零序电压下 面以Ａ相定子绕组任一点发生金属性接地故障为例进行分析如图 1 所示,假设Ａ相在距中 性点ａ处(ａ表示由中性点到故障点的匝数占该相总匝数的百分数)的ｄ点发生接地故障 则零序电压为(推导过程略):Ｕｄ0=－ａＥＡ上式表明,故障点的零序电压与ａ成正比, 即接地点离中性点越远,零序电压越高这样, 可以利用接于机端的电压互感器开口三角形侧取得零序电压,构成单相接地保护,如图 2 所示零序电压型单相接地保护,是从机端电压互感器开口三角形侧取得零序电压,接入保护用的过 电压继电器理想情况下,发电机正常运行时,ＴＶ开口三角形侧无零序电压,继电器不动作 但实际上,发电机在正常运行情况下,其相电压中存在三次谐波电压;另外,在变压器高压侧发 生接地短路时,由于变压器高低压绕组之间有电容存在,发电机机端也会产生零序电压。

为了 保证保护动作的选择性,保护的整定值应躲开上述三次谐波电压与零序电压根据运行经验, 电压值一般整定为 15～20Ｖ之间按此值整定后,由于靠近中性点附近发生接地故障时,零 序电压低,保护可能不会起动,故此种保护的保护范围约为由机端到中性点绕组的 85%左右, 保护存在死区规程规定,对于出口电压为 6 3ｋＶ的发电机,当接地电流等于或大于 5Ａ时,单相接地保护 作用跳闸;小于 5Ａ时,一般只发信号不跳闸,这是基于保护发电机定子绕组而作出的规定保护动作时间国家有关规程对发电机定子绕组单相接地保护的动作时间未作明确规定,各电 厂应根据本厂机组的实际运行情况给出延时时间根据运行经验,延时时间应躲过变压器高 压侧后备保护的动作时间,一般为 3～5ｓ为宜,否则容易误动发电机定子绕组单相接地保护,对于中小型发电机,可采用零序电压型保护,实际运行中,应根 据系统接线与运行方式,决定保护接线、定值整定、跳闸方式等,以利于发电机定子单相接地 保护准确而可靠地动作如果查明接地点在发电机内部（在窥视孔能见到放电火花或电弧） ，应立即减负荷停机，并 向上级调度汇报如果现场检查不能发现明显故障，但“定子接地”报警又不消失，应视 为发电机内部接地，30min 内必须停机检查处理。

一、零序电压式定子接地保护的整定计算 1、零序动作电压 零序电压式定子接地保护的动作电压，应按躲过发电机正常工况下及恶劣条件下发电机系 统产生的最大横向零序电压来整定，即 Udz0=Krel*U0max Udz0：零序电压式定子接地保护的动作电压 Krel：可靠系数，取 1.2~1.3 U0max：发电机正常运行时的最大横向零序电压 影响 U0max 的因素主要有： a、发电机的三次谐波电势 b、机端三相 TV 各相间的变比及角误差（主要是 TV 一次绕组对三次绕组之间的比误差） c、发电机电压系统中三相对地绝缘不一致 d、主变压器高压侧发生接地故障时由变压器高压侧传递到发电机系统的零序电压 测量表明： a、并网运行发电机的三次谐波电势与发电机的负荷有关，最大可达发电机电压的 5%~7%在发电机机端 TV 开口三角形绕组两端及中性点 TV 二次产生的电压最大各位 3V如果定子接地保护能有效滤去三次谐波电压，在进行定值整定时可不考虑这一电压 b、机端三相 TV 的一次绕组对三次绕组之间变比不一致，在机端 TV 开口三角形绕组两端 产生基波电压通常有 0.5~1.5V。

c、主变压器高压侧发生接地故障时，有变压器高压侧传递到发电机系统的零序电压，主要 决定于变压器高压侧绕组与发电机侧（低压侧）绕组之间的耦合电容对于电压等级为 220kV 及以上的变压器，高压侧零序电压传递到发电机系统侧的分量很小另外通过延时 可以躲过这一电压的影响因此，整定定子接地保护的动作电压时，可以不考虑这一因素d、引起发电机三相对地绝缘不一致的因素是多种多样的，主要是发电机三相绕组对地绝缘 固有的不一致，以及外界环境的影响当发电机母线经穿墙套管－裸导线与室外的主变压 器或厂用高压变压器连接时，在雨天很容易引起发电机系统三相对地绝缘不对称运行实 践表明：最严重时，在发电机系统产生的零序电压可达发电机额定电压的 8～10%，即将 在机端 TV 开口三角绕组两端或中性点 TV 二次产生 8~10V 的电压发电机三相绕组对地 绝缘固有不一致引起的零序电压，最大为 2%，即 2V（二次值） 考虑到上述种种因素，Udz0 可取 5~15V a、对于发电机出线至主变压器及厂用高压变压器均采用全封闭系统的大型发电机组，且零 序电压式定子接地保护具有较高的三次谐波滤过比时，Udz0 可取 5~7V。

b、当由发电机定子出线至主变压器及高压厂用变压器（在室外）经穿墙套管－裸导线连接、 且位于环境污染严重地区的发电机，Udz0 可取 10~12V c、对于其他发电机，当接地保护不反应三次谐波电压时，Udz0 可取 7~10V d、对于出线全封闭的发电机，Udz0 可取 5V2、动作延时 为躲过主变压器高压侧或中压侧（大电流系统侧）接地故障时对发电机定子接地保护的影 响，零序电压式定子接地保护的延时，应与主变压器大电流系统侧接地保护最长的动作延 时相配合，即：t=t0max+t1 t 零序电压式定子接地保护的动作时间 t0max 主变压器高压侧（或中压侧）接地保护最长的动作时间 t1 是时间级差，取 0.3～0.5S 3、出口方式的确定 零序电压式定子接地保护的出口方式，应根据发电机的结构、容量及发电机电压系统中的 主接线状况而定 （1）对于双水内冷式发电机，不论容量及接地故障时接地电流的大小，都应动作于跳闸 （2）对于非双水内冷式发电机，当定子单相接地时的最大接地电流大于发电机的安全允许 接地电流（4、3、2、1A）时，应作用于跳闸 （3）对于定子单相接地时，其接地电流小于发电机的安全允许接地电流的中、小型机组， 可作用于信号。

二、零序电流式定子接地保护的整定计算 目前，国内运行的零序电流式定子接地保护主要有两种：一种是容量为 10~25MW 及以下 的小型发电机，在发电机的三相引出线上套有无变比的零序电流互感器，其二次电流接入 保护装置；另一种是国外生产的大型发电机，发电机的中性点经电阻接地，在接地线上套 一电流互感器，将其二次电流接入保护装置 1、小机组的零序电流式定子接地保护的整定计算 为使小机组的零序电流式接地保护能可靠动作，在对该型保护进行整定计算之前，应首先 计算出发电机电压系统单相接地时的最大电容电流 （1）动作电流的整定当单相接地的电容电流大于发电机安全允许电流时，接地保护的动 作电流为 Idz0=Krel*Iog Idz0:接地保护的动作电流（一次值） Krel：可靠系数，取 0.8~0.9 Iog：发电机的安全允许电流 当单相接地时的最大电容电流小于发电机安全允许电流时，接地保护的动作电流应为 Idz0=Krel*Iod Idz0：接地保护的动作电流 Krel：可靠系数，取 0.8~0.9 Iod：单相接地时的最大电容电流 （2）动作时间及出口方式。

保护的动作时间可取 5~6S，作用于信号或跳闸（当最大接地电容电流大于安全允许电流时， 作用于跳闸，否则作用于信号） 2、大机组的零序电流式定子接地保护的整定计算 （1）动作电流的整定 该类型定子接地保护的动作电流，应按规定的所保护的定子绕组接地范围来整定当要求 的保护范围为 85%~90%的定子绕组时 Idz0=(KX*UN)/(NTA*R) KX：比例系数，取 0.1~0.15 Idz0：定子接地保护的动作电流 R：发电机中性点的接地电阻 NTA：中性点 TA 的变比 UN：发电机的额定电压（相电压，即等于线电压除以根 3） （2）动作时间及出口方式保护的动作延时，取 0.5~1s，作用于解列灭磁。