几种发电机100%定子接地保护的应用
几种发电机100%定子接地保护的应用
孙 琦
(上海阿海珐电力自动化有限公司 上海市 201315)
【摘要】 简要介绍几种发电机100%定子接地保护装置的原理、应用效果和试验维护。
【关键词】 100%定子接地保护 原理 运行比较 应用和维护
【数据库分类号】 SZ09
0 概述
单相接地是发电机常见的故障,发电机接地保护是发电机的主保护之一。我国G B/T142582 2006《继电保护及安全自动装置设计技术规程》规定:“100MW及以上大型发电机必须装设100%定子接地保护”。在1995年12月“大机组继电保护调研工作会议”上,针对当时100%定子接地保护运行中出现的问题,又提出:“对由基波和三次谐波零序电压构成的发电机定子接地保护基波段和三次谐波段分开,三次谐波段只投信号”。
在实际应用中,在确定具体的发电机定子接地投运方式时,应了解该发电机实际的单相接地电容电流,由此确定发电机定子接地保护的合理投运方式,即确定保护是投跳闸还是投信号。
为确保大型发电机的运行安全,定子接地保护的设置应确保在接地故障发生时不使单相接地故障电流发展成为相间或匝间短路电流,应使单相接地故障处不产生电弧或者使接地点电弧瞬间熄灭。这个不产生电弧的最大接地电流被定义为发电机单相接地的安全电流。
我国发电机单相接地的安全电流标准原来沿用苏联标准。规定接地电流大于5A时接地保护作用于跳闸,小于5A时保护投信号。
随着大容量发电机组在电力系统中的投运台数逐年增长,大容量发电机组在电力系统中处于更为重要的地位,对接地保护技术提出了更高的要求;随着发电机制造中电工材料质量、工艺水平的大幅度提高,发电机运行的水平可以上升也能够上升到一个更高的台阶;根据对大容量发电机组在运行中出现的问题的分析来看:5A的定子接地电流,不是一个安全的接地电流。
所以,国标G B/T1428522006《继电保护及安全自动装置设计技术规程》中对发电机定子接地电流允许值应按制造厂的规定值,如无制造厂提供的规定值可参照表1所列数据。
目前,我国的接地保护的设计、制造、安装、调试和运行维护基本遵循上述标准和规定。设计时保护装置保护的接地点故障电流一般不超过安全电流,以确保定子铁芯的安全;保护范围力求覆盖整个定子绕组;保护区内任一点接地故障争取有足够高的灵敏度;故障时暂态过电压数值尽可能小,不能威胁发电机的运行安全。
1 当前电网中运行的几种100%定子接地保护
当前,我国电网中运行着多国、多种型号的100%定子接地保护。如:
收稿日期:2007203215。
表1
发电机定子绕组单相接地故障电流允许值发电机额定电压
/kV
发电机额定容量/MW 接地电流允许值/A 6.3
≤50410.5
汽轮发电机50～100水轮发电机10～100313.8～15.75
汽轮发电机125～200水轮发电机40～22521)18～20300～600
1 注:1)对于氢冷发电机2.5A
盘山2×500MW 、伊敏2×500MW 、营口2×300MW 、汕头2×300MW 、绥中2×800MW 发电机组安装有前苏联БРЭ1301.01型发电机定子接地保护装置;山西河津、福建后石等电厂运行着瑞士ABB 公司的REC 2216/GIX104型等数字接地保护装置;山西漳泽发电厂苏制210MW 发
电机组上匹配了苏制EP31310型100%定子接地保护装置;一些发电厂配备了南自公司的WFBZ 201、许昌的BD 210型等100%定子接地保护装置。
这些保护装置大约有以下几种不同类型。
图1 中性点双频保护信号定子接地保护装置1.1 中性点双频保护信号定子接地保护装置
这种定子接地保护装置的原理
框图如图1所示。
被保护发电机中性点通过匹配
变压器接地,接地保护信号中基波零
序电压取自发电机中性点P T ,能保
护发电机机端到中性点90%～85%
的范围。三次谐波取自发电机机端P T 和中性点P T ,保护中性点附近10%～30%的绕组。用负序电压闭锁不对称故障。基波段和三次谐波段共用一继电器出口跳闸。
图2 保护信号分别取自机端和中性点的100%定子接地保护装置1.2 保护信号分别取自机端和中性点的100%定子接地保护装置
这种定子接地保护装置的
原理框图如图2所示。
被保护发电机中性点通过
匹配变压器接地,接地保护基
波零序电压取自发电机中性点
P T 。
保护的电源和三次谐波信
号取自发电机出口V 型接线
P T 的二次专用线圈电压。用
基波零序电压U N 和三次谐波
电压U S 之差作为三次谐波组
件的工作电压,用基波电压U N
作为三次谐波制动量。
负序滤过器信号取自P T 的二次专用线圈电压。
1.3 外加低频注入电源的100%定子接地保护装置
这种定子接地保护装置的原理框图如图3、图4所示
。
图3 外加12.5Hz 低频注入电源的
100%
定子接地保护装置图4 外加20Hz 低频注入电源的100%定子接地保护装置
发电机中性点接匹配变压器,变压器二次接有抽头的阀片电阻,外加低频信号注入电源,注入到配电变压器的二次电阻和发电机定子绕组内。定子接地保护由95%定子接地保护和100%定子接地保护两部分组成。保护范围覆盖整个定子绕组。机端的接地故障由95%定子接地保护切除,中性点接地故障由100%定子接地保护切除
。
图5 机端母线匹配变压器100%定子接地保护装置
1.4 机端母线匹配变压器100%定子接地保护装置
这种定子接地保护装置的原理框图如图
5所示。
发电机在机端母线上设置1台匹配变压
器,其二次绕组采用不对称接线,通过匹配变
压器在发电机电势中感应出固定的中性点偏
移电压△U 用于100%定子接地保护。
以上几种保护装置的信号源的来源是各
不相同的,取得保护信号设备也是不同的,以
各自的方式分离、综合信号,去实现100%定子
接地保护的目的。2 几种100%定子接地保护原理的特点
2.1 中性点双频保护信号定子接地保护装置
这种接地保护是基于发电机三次谐波电压在正常运行和故障运行时变化趋势正好相反,基波零序电压3U 0在单相接地时接地点离中性点越远电压值越高的特点而设计的。
发电机正常运行时中性点三次谐波电压U N 3总是大于机端三次谐波电压U D 3,只有发电机出线端开路时U N 3=U D 3。
而在发电机中性点单相接地时,中性点三次谐波电压U N 3为零,机端三次谐波电压U D 3等于相电压。发电机机端单相接地时中性点三次谐波电压U N 3等于相电压,机端三次谐波电压U D 3等于零,中性点的三次谐波电压U N 3随着接地点离开中性点的距离越大三次谐波电压越高,而机端三次谐波电压U D 3随着接地点离开中性点的距离越大三次谐波电压越低(如图6所示)。
图6 U N3和U D3随接地点α变化的变化曲线 基波零序电压动作值一般取10V ～
15V 能保护发电机机端到中性点90%～
85%的范围。
三次谐波电压保护采用比较幅值的
方法实现。动作量为发电机中性点三次
谐波电压和机端出口三次谐波电压差值
的绝对值,即|U N 3|-|U D 3|。制动量为发
电机中性点三次谐波电压绝对值,即|U N 3
|。制动系数κ取合适的值。用负序电压
对不对称故障实现闭锁。三次谐波电压
保护是保护发电机中性点附近10%～30%绕组的定子接地故障。
基波零序电压保护和三次谐波保护合成后保护区域有5%～25%的重合区。
保护的动作特性为:
发电机在正常运行方式时不考虑泄漏电阻的影响,机端和中性点三次谐波电压U D 3和U N 3都和相电压E 3同相。由于动作量|U N 3|-|U D 3|很小,制动量|U N 3|相对较大,保护可靠闭锁不动作。
而发电机定子绕组发生金属性接地时,动作量|U N 3|-|U D 3|接近于相电压E 3,而制动量|U N 3|在靠近中性点区域已变得很小,保护动作更加灵敏。
2.2 保护信号分别取自机端和中性点的100%定子接地保护装置
零序基波电压保护按躲过发电机相电压曲线正弦波畸变所产生的不平衡量和高压侧单相接地短路通过变压器耦合电容传递到发电机的零序电压整定,动作电压取15V ,能保护发电机机端到中性点85%的范围。
保护采用5.5V 负序电压及延时2s 作为防止高压侧故障对接地保护影响的闭锁。
三次谐波组件用基波电压U N 和三次谐波电压U N 3之差作为三次谐波组件的工作电压。保护动作量为发电机中性点三次谐波电压和出口三次谐波电压绝对值的差值,即|U N 3|-|U D 3|。制动量为发电机中性点三次谐波电压绝对值,即|U N 3|。
三次谐波电压保护可保护发电机中性点附近0～30%的绕组。
基波零序电压保护和三次谐波电压保护合成后保护区域有15%的重合区。
保护装置采用了较好的三次谐波接地保护原理而具有较高的动作灵敏度,装置元件由运算放大器构成,出口速度快,灵敏度高。
2.3 外加低频注入电源的100%定子接地保护装置
定子接地保护由95%定子接地保护和100%定子接地保护两部分组成。保护范围覆盖整个定子绕组。机端的接地故障由95%定子接地保护切除,中性点接地故障由100%定子接地保护切除。
发电机正常运行工况时仅有很小的低频信号电容电流注入到定子绕组内,不会影响发电机的运行。当中性点附近有接地故障且接地故障电流小于5A 时,低频信号电流骤增,100%定子接地保护按预定逻辑动作。
当中性点附近有接地故障且接地故障电流大于5A 时,低频信号电流中断,中性点配电变压器二次绕组上的基波零序电压作为95%定子接地保护的动作量切除故障。
保护整定值设置为:95%定子接地保护5V/1.00s 跳闸,100%定子接地保护5k Ω/2.00s 报警,1k Ω/1.00s 跳闸。
保护外加的对地信号电流很小,对发电机三相电压的对称性几乎没有影响,也不会增加中性点的附加绝缘电阻。
装置中仅存在加入的低频信号,清除了低频信号的所有倍频信号的干扰,保护动作可靠性高。测量精度比较高,保护线性度好,能按设定的定值和出口逻辑动作。
2.4 机端母线匹配变压器100%定子接地保护装置
保护配置了1台匹配变压器,接于机端出口母线上,其二次绕组的接线是不对称的,通过匹配变压器的不对称接线在发电机电势中感应出固定的中性点偏移电压△U。
发电机正常运行时,机端电压是对称的,而发电机电势是不对称的。由于发电机定子绕组对地绝缘,△U不能在绕组-地-匹配变压器之间感应出环流,保护不能动作。
当定子绕组接地时,则形成了接地电流,感应到接于开口三角绕组的保护回路中,即使在中性点处接地,偏移电压最小,为△U。选择合适的动作电流,定子接地保护也能可靠动作。在定子绕组其它点接地时,保护回路中形成的电流更大,保护更能可靠动作。
零序电压保护,保护85%以上的定子绕组。100%定子接地保护,保护从中性点到50%的定子绕组接地故障。
基波零序电压保护和三次谐波保护合成后保护区域有35%的重合区。
3 几种原理100%定子接地保护的运行比较
3.1 中性点双频保护信号定子接地保护装置
保护在电厂运行中发生多次三次谐波段保护误动。原因不明,电厂专业人员初步分析认为发电机机端和中性点的三次谐波电压随机组运行工况的不同而变化较大,有些参数的理论值和实测值之间相差大,保护整定值离散度大,影响到保护装置不能正确动作。
另外,保护基波段和三次谐波段共用一个出口继电器,无法区分和判断保护出口原因。
3.2 保护信号分别取自机端和中性点的100%定子接地保护装置
保护采用了较好的三次谐波接地保护原理而具有较高的动作灵敏度和可靠性。通过负序电压闭锁保护出口,也增加了装置定子的可靠性。
当发电机用备励升压时,升压至7000V～8000V会引起误动。装置工作电源改用逆变电源后误动现象消除。
发电机出口P T和中性点P T变比、型号相同造成三次谐波制动量降低,动作量增大引起误动,将中性点P T换型后,保护装置工作正常。
3.3 外加低频注入电源的100%定子接地保护装置
保护装置工作时装置中仅有低频注入信号,清除了所有的倍频信号的干扰,保护动作可靠性高。
低频注入信号的电源装置采用专用的110V直流电源,不受发电机运行工况的影响使保护装置的动作稳定性好。
发电机机端接地故障时最大允许接地故障电流被限制在允许值以下,使发电机绕组的损伤减小。
整个动作接地保护装置中,电压回路无一次、二次保险,避免了回路断线引起的误动。
保护装置具有良好的监控功能,便于试验、调整、维护和检修。
保护装置在运行中由于注入低频信号电源的频率下降,造成带通滤波器的等值阻抗下降,引起动作电流值减小,保护灵敏度呈逐年逐步下降趋势,使保护发生拒动。另外抽水蓄能发电机机组运行在电气制动和背靠背拖动两种工况时处于低频运行状态,低频电流很大,最大时可达到20MA 左右,高于保护装置的动作电流整定范围,使保护装置在最大整定值时也不能躲过这个电流值。故容易造成误动。这个现象在抽水蓄能发电机机组中是个共性的问题。
3.4 机端母线匹配变压器100%定子接地保护装置
保护装置动作正确率高,多年来从未误动过,同时装置维护工作量小,定值校验简单。
但这种保护用匹配变压器会改变一次系统中单相对地电压,使三相对地电压不平衡,会影响同期电压的引入。故在使用这种定子接地保护时,同期电压应在机端取线电压,系统侧取相电压。
4 100%定子接地保护的应用和维护
发电机运行中选用设计原理、制造材质和工艺好的保护产品是一个先决的条件。而设备的安装、调试和运行维护也是一个非常重要的环节。
100%定子接地保护在安装时最好先将发电机、主变、励磁变、P T柜、封闭母线等相应设备都接入,把所有设备的对地电容都考虑进去,更理想地接近发电机的实际运行工况。
选用外加低频注入电源的100%定子接地保护装置时,调试时要用专用工具正确测量低频注入电压,验证回路连接的正确性,以保证计算结果及整定值整定的正确性。
低频注入电源的100%定子接地保护装置在运行中还要不断监测注入电源的频率值,要确保注入电源在稳定的频率状况下运行,防止因注入电源频率下降引起保护误动。
定期测量发电机出口和中性点三次谐波电压,比较、分析两者之间的正确比值,以保证保护装置动作的可靠和正确。
5 结语
比较上述几种100%定子接地保护的设计原理、接线特点及应用效果,笔者认为:
从设计的角度看:基波零序电压取自发电机中性点P T,保护发电机机端到中性点90%～85%的范围。三次谐波取自发电机机端P T和中性点P T,保护中性点附近10%～30%的绕组。用负序电压闭锁不对称故障。基波零序电压保护和三次谐波保护合成后保护区域有一定的重合区。这种设计是比较合理的设计。
匹配变压器接于机端出口母线上,二次绕组接线不对称,在发电机电势中感应出固定的中性点偏移电压△U,发电机电势不对称。改变了一次系统中单相对地电压,使三相对地电压不平衡,会影响同期电压的引入。这种影响机组性能的方案不是理想的方案。
外加低频注入电源的保护装置运行中由于注入低频信号电源的频率下降,造成带通滤波器的等值阻抗下降,引起动作电流值减小,保护灵敏度呈逐年逐步下降趋势,使保护发生拒动。另外抽水蓄能发电机机组运行在电气制动和背靠背拖动两种工况时处于低频运行状态,低频电流很大,也容易导致保护误动。同时平时的维护工作量也比较大,这种设计确实也有差距。
相比之下,中性点双频保护信号定子接地保护装置和保护信号分别取自机端和中性点的两种100%定子接地保护装置是比较好的接地保护装置。
综上所述,100%定子接地保护在大型发电机组中有着重要的作用。选择原理合理、动作灵敏、可靠的保护装置,高质量地安装,精心调试,经常维护,及时处理缺陷,每个环节都应该认真把握。也只有这样保护装置的应用水平才能得到提高,保护的功能才能得到充分的发挥,最终起到可靠的保护作用。
参考文献
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孙 琦 男,项目经理,工程师,长期从事继电保护项目管理工作。
利用三次谐波电压构成的100%发电机定子接地保护
利用三次谐波电压构成的100%发电机定子接地保护的工作原理？ 由于发电机气隙磁通密度的非正旋分布和铁芯饱和的影响，其定子中的感应电动势除基波外，还含有三、五、七次等高次谐波。因为三次谐波具有零序分量的性质，在线电动势中它们虽然不存在，但在相电动势中亦然存在，设以E3表示之。 为便于分析，假定： （1）把发电机每相绕组对地电容CG分成相等的两部分，每部CG/2分等效地分别集中在发电机的中性点N和机端S。 （2）将发电机端部引出线、升压变压器、厂用变压器以及电压互感器等设备的每相对地电容CS 也等效的集中放在机端。 根据理论分析，在上述加设条件下，可得出下列结论： （1）当发电机中性点绝缘时，发电机在正常运行情况下，机端S和中性点N处三次谐波电压之比为 US3/UN3=CG/(CG+2CS)＜1 （2）当发电机中性点经消弧线圈接地时，若基波电容电流被完全补偿，发电机在正常运行情况下，机端S和中性点N处三次谐波电压之比为 US3/UN3=(7CG-2CS)/9(CG+2CS)＜1 （3）不论发电机中性点是否接有消弧线圈，当在距发电机中性点α（中性点到故障点的匝数占每相分支总匝数的百分比）处发生定子绕组金属性单相接地时，中性点N和机端S处的三次处的三次谐波电压恒为 UN3=αE3 US3=(1-α)E3 如图所示： 从上图中可以看出，UN3=f(α)、US3=f(α)皆为线性关系，它们相交于α＝0.5处；当发电机中性点接地时，α＝0，UN3=0，US3=E3； 当机端接地时，α=1,UN3=E3，US3=0； 当α＜O.5时，恒有US3＞UN3； 当α＞O.5时，恒有 UN3＞US3。 综上所述，用US3作为动作量，UN3作为制动量构成发电机定子绕组单相接地保护，且当US3＞
发电机保护现象、处理
发电机保护1对于发电机可能发生的故障和不正常工作状态,应根据发电机的容量有选择地装设以下保护。 (1)纵联差动保护:为定子绕组及其引出线的相间短路保护。 (2)横联差动保护:为定子绕组一相匝间短路保护。只有当一相定子绕组有两个及以上并联分支而构成两个或三个中性点引出端时,才装设该种保护。 (3)单相接地保护:为发电机定子绕组的单相接地保护。 (4)励磁回路接地保护:为励磁回路的接地故障保护。 (5)低励、失磁保护:为防止大型发电机低励(励磁电流低于静稳极限所对应的励磁电流)或失去励磁(励磁电流为零)后,从系统中吸收大量无功功率而对系统产生不利影响,100MW及以上容量的发电机都装设这种保护。 (6)过负荷保护:发电机长时间超过额定负荷运行时作用于信号的保护。中小型发电机只装设定子过负荷保护;大型发电机应分别装设定子过负荷和励磁绕组过负荷保护。 (7)定子绕组过电流保护:当发电机纵差保护范围外发生短路,而短路元件的保护或断路器拒绝动作,这种保护作为外部短路的后备,也兼作纵差保护的后备保护。 (8)定子绕组过电压保护:用于防止突然甩去全部负荷后引起定子绕组过电压,水轮发电机和大型汽轮发电机都装设过电压保护,中小型汽轮发电机通常不装设过电压保护。 (9)负序电流保护:电力系统发生不对称短路或者三相负荷不对称(如电气机车、电弧炉等单相负荷的比重太大)时,会使转子端部、护环内表面等电流密度很大的部位过热,造成转子的局部灼伤,因此应装设负序电流保护。 (10)失步保护:反应大型发电机与系统振荡过程的失步保护。 (11)逆功率保护:当汽轮机主汽门误关闭,或机炉保护动作关闭主汽门而发电机出口断路器未跳闸时,从电力系统吸收有功功率而造成汽轮机事故,故大型机组要装设用逆功率继电器构成的逆功率保护,用于保护汽轮机。 发电机保护简介 1、发电机失磁保护失磁保护作为发电机励磁电流异常下降或完全消失的失磁故障保护。由整定值自动随有功功率变化的励磁低电压Ufd(P)、系统低电压、静稳阻抗、TV断线等判据构成，分别动作于发信号和解列灭磁。励磁低电压Ufd(P)判据和静稳阻抗判据均与静稳边界有关，可检测发电机是否因失磁而失去静态稳定。静稳阻抗判据在失磁后静稳边界时动作。
发电机定子单相接地处理(仅给借鉴)
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
发电机定子接地故障排查
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/1914612595.html, 发电机定子接地故障排查 作者：贾鹏 来源：《科技与创新》2015年第09期 摘要：阐述了发电机出口离相式封闭母线受潮，使得发电机组定子接地跳闸的情况，并 分析了具体的处理过程和防范措施。 关键词：定子接地故障；绝缘子；封闭母线；驱潮工作 中图分类号：TM31 文献标识码：A DOI：10.15913/https://www.360docs.net/doc/1914612595.html,ki.kjycx.2015.09.144 1 事故概述 某电厂2×300 MW发电机组采用哈尔滨电机厂生产制造的QFSN-300-2型水氢氢发电机，机端额定电压为20 kV，中性点经消弧线圈接地。发电机保护采用的是南京国电南自凌伊电力自动化有限公司生产的DGT-801A保护装置，定子接地保护采用的是基于稳态基波零序电压和三次谐波原理构成的100%保护。 该厂#1机组在负荷为226 MW的情况下运行时，发电机突然跳闸解列，汽机跳闸，锅炉 灭火，监控画面首出“发电机保护动作”，就地检查保护屏，发出了“发电机定子3U0定子接地”报警，而双套保护均动作，发出信号为发电机“定子接地”保护动作。下面，结合此次发电机定子接地故障的实际情况，简单分析了大型发电机定子接地故障的排查。 2 事故处理过程 2.1 二次系统检查 跳机后，应先全面检查保护装置，2套发电机保护装置A柜、B柜的“定子接地”保护均动作，基波3UO发跳闸信号，3次谐波3 W发报警信号，查看保护定值零序电压为8 V，延时4 s动作。查看故障录波图，发电机机端电流A，B，C三相峰值分别为3.28 A、3.30 A、3.26 A，发电机机端电压A，B，C三相峰值分别为86.979 V、80.182 V和74.518 V，C相电压下降得较快。发电机“定子接地”保护动作时，发电机机端零序电压2套保护动作值分别为8.643 9 V、8.647 4 V和8.668 8 V、8.665 2 V，零序电压达到8.6 V保护动作。对发电机出口PT一次侧做加压试验，保护屏电压显示正确，PT二次回路绝缘测试合格，基本排除了保护误动的可能。但是，这些故障数据并不能确定是发电机内部故障还是外部故障。 2.2 一次系统检查 初步检查发电机非电气系统，未发现发电机有积水、漏氢、漏油等情况，且系统工作正常。定子冷却水电导率化验合格，在发电机本体、励磁变、出线离相封母、出口PT、中性点
几种发电机100%定子接地保护的应用
几种发电机100%定子接地保护的应用 孙 琦 (上海阿海珐电力自动化有限公司 上海市 201315) 【摘要】 简要介绍几种发电机100%定子接地保护装置的原理、应用效果和试验维护。 【关键词】 100%定子接地保护 原理 运行比较 应用和维护 【数据库分类号】 SZ09 0 概述 单相接地是发电机常见的故障,发电机接地保护是发电机的主保护之一。我国G B/T142582 2006《继电保护及安全自动装置设计技术规程》规定:“100MW及以上大型发电机必须装设100%定子接地保护”。在1995年12月“大机组继电保护调研工作会议”上,针对当时100%定子接地保护运行中出现的问题,又提出:“对由基波和三次谐波零序电压构成的发电机定子接地保护基波段和三次谐波段分开,三次谐波段只投信号”。 在实际应用中,在确定具体的发电机定子接地投运方式时,应了解该发电机实际的单相接地电容电流,由此确定发电机定子接地保护的合理投运方式,即确定保护是投跳闸还是投信号。 为确保大型发电机的运行安全,定子接地保护的设置应确保在接地故障发生时不使单相接地故障电流发展成为相间或匝间短路电流,应使单相接地故障处不产生电弧或者使接地点电弧瞬间熄灭。这个不产生电弧的最大接地电流被定义为发电机单相接地的安全电流。 我国发电机单相接地的安全电流标准原来沿用苏联标准。规定接地电流大于5A时接地保护作用于跳闸,小于5A时保护投信号。 随着大容量发电机组在电力系统中的投运台数逐年增长,大容量发电机组在电力系统中处于更为重要的地位,对接地保护技术提出了更高的要求;随着发电机制造中电工材料质量、工艺水平的大幅度提高,发电机运行的水平可以上升也能够上升到一个更高的台阶;根据对大容量发电机组在运行中出现的问题的分析来看:5A的定子接地电流,不是一个安全的接地电流。 所以,国标G B/T1428522006《继电保护及安全自动装置设计技术规程》中对发电机定子接地电流允许值应按制造厂的规定值,如无制造厂提供的规定值可参照表1所列数据。 目前,我国的接地保护的设计、制造、安装、调试和运行维护基本遵循上述标准和规定。设计时保护装置保护的接地点故障电流一般不超过安全电流,以确保定子铁芯的安全;保护范围力求覆盖整个定子绕组;保护区内任一点接地故障争取有足够高的灵敏度;故障时暂态过电压数值尽可能小,不能威胁发电机的运行安全。 1 当前电网中运行的几种100%定子接地保护 当前,我国电网中运行着多国、多种型号的100%定子接地保护。如: 收稿日期:2007203215。
关于定子接地保护的几个问题
关于定子接地保护的几个问题 李玉海张小庆徐敏 摘要以几次事故为例说明：用“允许接地电流”来决定定子接地保护投运方式是不合理的。对于双水内冷发电机及没有匝间保护的大、中型发电机，其定子接地保护应投跳闸。3次谐波电压型接地保护动作可靠性低的原因是：调整不当，工作环境条件差，回路及继电器本身有缺陷。为提高其动作可靠性，应掌握机组机端3次谐波电压和中性点3次谐波电压的变化规律，改善环境，并及时更换不良的3次谐波电压型保护。发电机中性点经配电变压器接地，降低了定子接地保护的动作灵敏度，对经计算不可能产生过电压的发电机，应将配电变压器换成单相电压互感器(TV)或消弧线圈。无条件换时，应尽量增加二次侧并联电阻。基波零序电压型接地保护的定值应为5 V～10 V。 关键词定子接地保护投运方式灵敏度可靠性 分类号TM 772 TM 307 STUDY ON STATOR EARTH FAULT PROTECTION Li Yuhai, Zhang Xiaoqing, Xu Min (Northwest China Electric Power Test & Research Institute, 710054, Xi'an, China) Abstract Based on the experiences obtained from a number of fault analyses, the operation mode can not be determined by permissible ground current. For double-water inner-cooled generator and the large and medium sized generator without interturn fault protection, the stator earth fault protection should act on tripping. Low reliability of 3ω based earth fault protection is mainly resulted from improper adjustment , relatively bad working condition and the inherent defects in relay circuit. In order to raise reliability of 3ωbased earth fault protection, change of U*s3 and U*N3 with generator stator voltage and load should be measured, working condition should be improved and the protection not working properly should be replaced with new one. Grounding the generator neutral through distribution transformer will decrease sensitivity of stator earth fault protection. For the generator without possibility of over-voltage through calculation, the single phase potential transformer or arc-suppression coils should be used to replace the distribution transformer, if doing so is impossible, resistance of the resistor parallelly connected with secondary winding of distribution transformer based earth fault should be increased properly. The setting value of 3u protection should be 5 V～10 V. Keywords stator earth fault protection operation mode sensitivity reliability
发电机定子接地处理及原因分析(完稿)
中国华能集团公司 2017年技师考评申报材料 （论文） 申报单位：华能九台电厂 姓名：赵丽丽 工种：电气试验工 专业：电气检修
发电机定子接地处理及原因分析 华能吉林发电有限公司九台电厂赵丽丽 摘要：发电机是电力之源，作为火力发电厂主要设备，发电机的定子和转子绕组绝缘和接头由于电、热和机械振动影响会逐渐老化和接触不良，运行中易产生事故。发电机在日常生产中起着至关重要的作用，它的健康运行与否直接关系到发电厂能否经济运行，当发电机发生接地故障时，对事故发生原因进行分析和判断,并根据现场保护动作及设备情况及时分析原因,准确判断出是一次设备还是二次设备造成,并快速消除设备隐患,保证机组安全稳定运行。本文介绍了我厂发电机定子接地故障的查找过程、处理经过、原因分析及防范措施等。 关键词：发电机绝缘定子接地直流耐压故障分析 1、机组概述 我电厂2号发电机组为670MW超临界燃煤发电机组，汽轮发电机（QFSN-670—2型）由哈尔滨电机厂有限责任公司制造。机组型式为水-氢-氢冷670MW发电机组。本型发电机为三相交流隐极式同步发电机。发电机采用整体全密封、内部氢气循环、定子绕组水内冷、定子铁芯及端部结构件氢气表面冷却、转子绕组气隙取氢气内冷的冷却方式。定子电压20KV，定子电流21.49KA。该机组于2009年12月6日投运至今，曾发生过励侧主引线并联环上下接头处漏氢已处理好，本次故障发生前机组运行稳定，已持续运行一年多。 2、机组运行方式及动作情况 故障前，我厂1号、2号机组正常双机运行，1号发电机有功功率540MW,2号发电机有功功率465MW,频率50Hz。，2号发电机组于2014年08月22日19时06分跳闸，发变组保护正确动作，厂用电切换正确。主机联跳2号炉机组打闸停机，500KV开关场内5021、5022断路器跳闸，检查发变组保护动作报告为：2014-08-22 19:06:22:111,01000ms，定子零序电压，01005ms，定子零序电压高段。查看发变组保护起动后1至2个周波内发电机机端电压UA1=16.67V，UB1=82.24V，UC1=89.28V，发电机机端零序电压值72.18V，发电机中性点零序电压值40.12V。（详见附图1）
发电机100%定子接地保护的实现
发电机100％定子接地保护的实现 发电机能实现100％定子接地保护，采用了基波零序电压式定子接地保护和三次谐波电压构成的定子接地保护。，前者可反应发电机的机端向机内不少于85％定子绕组单相接地故障（85％～95％），后者反应发电机中性点向机端20％左右定子绕组单相接地故障（0～50％）。通过这两种保护的相互配合，达到了大容量机组100％定子接地保护的要求。 发电机定子单相接地后，接地电流经故障点、三相对地电容、三相定子绕组 而构成通路。当接地电流较大能在故障点引起电弧时，将使定子绕组的绝缘和定 子铁芯烧坏，也容易发展成危害更大的定了绕组相间或匝间短路。 第一部分是基波零序电压式定子接地保护： 保护接人的3Uo电压，取自发电机机端电压互感器开口三角绕组两端和发电机中性点电压互感器的二次侧。零序电压式定子接地保护的交流输入回路如图1所示。
第二部分是利用发电机三次谐波电动势构成的定子接地保护 由于发电机气隙磁通密度的非正旋分布和受铁芯饱和的影响，其定子中的感应电动势除基波外，还含有三、五、七次等高次谐波。因为三次谐波具有零序分量的性质，在线电动势中它们虽然不存在，但在相电动势中亦然存在。 正常运行时，发电机中性点的三次谐波电压总是大于发电机机端的三次谐波电压。而当发电机靠中性点侧0～50％范围内有接地故障时，发电机机端的三次谐波电压大于发电机中性点的三次谐波电压。 根据发电机定子绕组中性点附近接地故障的三次谐波分布特性，保护装置取发电机中性点及机端三次谐波电压，并对其进行大小和相位的矢量比较。三次谐波定子接地保护交流接入回路如图6所示。
该保护的动作逻辑图如图7所示。
发电机定子单相接地保护
发电机定子绕组单相接地保护方案综述 发布: 2009-8-07 09:59 | 作者: slrd8888 | 查看: 882次 1 前言 定子绕组单相接地故障是发电机最常见的一种故障，而目往往是更为严重的绕组内部故障发生的先兆，因此定子接地保护意义重大。目前实际应用中比较成熟的定子接地保护有基波零序电压保护、三次谐波电压保护及二者组合构成的保护，国外的发电机中性点大都是经高阻接地，较多的采用的是外加电源式的保护。近十几年微机保护的飞速发展，为新保护原理的开发提供了强大的硬件平台和广阔的软件空间。其中基于自适应技术、故障分量原理和小波变换的保护比较突出，它们有力地推动了单相接地保护技术的发展。 扩大单元接线的发电机定子接地保护迫切需要具有选择性的保护方案，由于零序方向保护自身的缺陷、基于行波原理的保护在理论和技术上尚不够成熟，因此将小波变换应用到选择性定子接地保护有着重要的意义。 2 定子绕组单相接地保护方案 发电机定子绕组单相接地时有如下特点：内部接地时，流经接地点的电流为发电机所在电压网络对地电容电流的总和，此时故障点零序电压随故障点位置的改变而改变；外部接地故障时，零序电流仅包含发电机本身的对地电容电流。这些故障信息对接地保护非常重要，下面就介绍几种定子接地保护方法。 2.1 零序电流定子接地保护 由单相接地故障特点可知，对直接连在母线上的发电机发生内部单相接地时，外接元件对地电容较大，接地电流增大超过允许值，这就是零序电流接地保护的动作条件。这种保护原理简单，接线容易。但是当发电机中性点附近接地时，接地电流很小，保护将不能动作，因此零序电流保护存在一定的死区。 2.2 基波零序电压定子接地保护
发电机定子接地保护
大容量发电机为什么要采用100%定子接地保护？并说明附加直流电压的100%定子绕组单相接地保护的原理？ 答：利用零序电流和零序电压原理构成的接地保护，对定子绕组都不能达到100%的保护范围，在靠近中性点附近有死区，而实际上大容量的机组，往往由于机械损伤或水冷系统的漏水原因，在中性点附近也有发生接地故障的可能，如果对之不能及时发现，就有可能使故障扩展而造成严重损坏发电机事故。因此，在大容量的发电机上必须设100%保护区的定子接地保护。发电机正常运行时，电流继电器线圈中没有电流，保护不动作。当发电机定子绕组单相接地时，直流电压通过定子回路的接地点，加到电流继电器上，使之有电流通过而动作，并发出信号。 根据3U。的计算公式，当故障发生在机端时U。的值最大，整定值容易选择，当故障发生在中性点附近时，U。很小无法确定整定值。于是零序电压接地保护在中性点附近存在死区。所以利用发电机相电压中固有的少量三次谐波做三次谐波接地保护，三相绕组中的三次谐波电势通过绕组对地分布电容和发电机所连接设备对地导纳形成Us和Un，大小与机端和中性点对地等值导纳成反比，由于机端所连接设备对地电容使机端等值电容增大，故通常Us≤Un。接地故障时，接地点迫使Us和Un发生变化，故障点越靠近中性点，Un减小得越多，而Us增大得越多，因此利用三次谐波电压Us与Un的相对变化，可以有效的消除中性点附近的保护死区，与前述的3U。构成100%接地保护
发电机定子接地是指发电机定子绕组回路及与定子绕组回路直接相连的一次系统发生的单相接地短路。定子接按接地时间长短可分为瞬时接地、断续接地和永久接地；按接地范围可分为内部接地和外部接地；按接地性质可分为金属性接地、电弧接地和电阻接地；按接地原因可分为真接地和假接地。1）定子接地的原因可能引起发电机定子接地的原因有：◆ 小动物引起定子接地。如老鼠窜入设备，使发电机一次回路的带电导体经小动物接地，造成瞬时接地报警。 ◆ 定子绕组绝缘损坏。除了绝缘老化的原因，主要还有各种外部原因引起绝缘损坏。如定子铁芯叠装松动、绝缘表面落下导电性物体（如铁屑）、绕组线棒在槽中固定不紧等，在运行中产生振动使绝缘损坏；制造发电机时，线棒绝缘留有局部缺陷，运转时转子零件飞出，定子端部固定零件帮扎不紧，定子端部接头开焊等因素均能引起绝缘损坏。◆ 定子绕组引出线回路的绝缘瓷瓶受潮或脏物引起定子回路接地；◆ 水冷机组漏水及内冷却水导电率严重超标，引起接地报警；◆ 发变组单元接线中，主变压器低压绕组或高压厂用变压器高压绕组内部发生单相接地，都会引起定子接地报警信号；发电机带开口三角形绕组的电压互感器高压熔断器熔断时，也会发出定子接地报警信号，这种现象通常称为“假接地”。2）定子接地的现象及判断当发电机定子绕组及与定子绕组直接连接的一次回路发生单相接地或发电机电压互感器高压熔断器熔断时，均发出“`定子接地”光字牌报警信号，按下发电机定子绝缘测量按钮，“定子接地”电压表出现零序电压指示。发电机发出“定子接地”报警后，应判断接地相别和真、假接地。判断的方法是：当定子一相接地为金属性接地时，通过切换定子电压表可测得接地相对地电压为零，非接地相对地电压为线电压，各线电压不变且平衡。按下定子绝缘测量按钮，“定子接地”电压表指示为零序电压值，其值应为100V。如果一点接地发生在定子绕组内部或发电机出口且为电阻性，或接地发生在发变组主变压器低压绕组内，切换测量定子电压表，测得的接地相对地电压大于零而小于相电压，非接地相对地电压大于相电压而小于线电压，“定子接地”电压表指示小于100V。当发电机电压互感器高压侧一相或两相熔断器熔断时，其二次侧开口三角形绕组端电压也要升高。如U相熔断器熔断，发电机各相一次对地电压未发生变化，仍为相电压，但电压互感器二次侧电压测量值因U相熔断器熔断发生了变化，即UUV、UWU降低，而UVW仍为线电压（线电压不平衡），各相对地电压UV0、UW0接近相电压，UU0明显降低（相对地无电压升高），“定子接地”电压表指示为100/3V，发出“定子接地”光字牌信号（假接地）。综上所述，真、假接地的根本区别在于：真接地时，定子电压表指示接地相对地电压降低（或等于零），非接地相对地电压升高（大于相电压但不超过线电压），而线电压仍平衡；假接地时，相对地电压不会升高，线电压也不平衡。这是判断真、假接地的关键。3）发电机定子接地的处理对于中性点不接地或经中性点经消弧线圈接地的发电机（200MW及以下），当发生单相接地时，接地点六均不超过允许值（2～4A），故可继续运行，并查找和处理接地故障，若判明接地点在发电机内，应立即减负荷停机，若接地点在机外，运行时间不超过2h；对于中性点经高阻接地的发电机（200MW及以上），当发生单相接地时，姐弟保护一般作用于跳闸，动作跳闸待机停转后，通过摇测接地电阻，找出故障点。这是考虑接地点发生在发电机内部时，接地电弧电流易使铁芯损坏，对大机组来说，铁芯损坏不易修复。另外，接地电容电流能使铁芯熔化，融化的铁芯又会引起损坏区扩大，使有效铁芯“着火”，由单相短路发展为相间短路。由上所述，当接到“定子接地”报警后，若判明为真接地，应检查发电机本体及所连接的一次回路，如接
关于发电机定子绕组接地保护3U0整定的讨论
关于发电机定子绕组接地保护3U0整定的讨论 发表时间：2017-07-17T15:17:51.820Z 来源：《电力设备》2017年第8期作者：吴文宝 [导读] 摘要：本文主要叙述了大型发电机组定子接地保护的作用以及发电机定子绕组接地保护的概念 （江西省火电建设公司江西南昌 330001） 摘要：本文主要叙述了大型发电机组定子接地保护的作用以及发电机定子绕组接地保护的概念，并介绍了新疆某600MW电厂使用的定子接地保护整定方法。在各种运行条件下，对主变高压侧发生单相接地故障时耦合至发电机侧的零序电压进行分析计算，提出了发电机定子接地保护的整定建议。 关键词：发电机组；定子接地保护；3U0电容；接地电流 一、定子接地保护在大型汽轮发电机组中的地位 发电机是电力系统中最重要的设备之一，其外壳完全接地。当发电机定子绕组与铁心之间的绝缘被破坏时，就形成了定子单相接地故障。发电机定子绕组发生单相接地故障时，中性点流过的接地故障电流与中性点接地方式有关，发电机中性点接地方式的不同，对发电机定子接地保护的出口方式要求也不同，而且动作时限也是长短不一。由于现代大型发电机组在电力系统的重要性，所以大型发电机一般都装设作为发电机主要保护的100%定子接地保护，并保证该保护能够可靠正确动作，确保小异常不酿成大事故。 二、大型发电机定子接地保护的构成 我国大型发电机组大都采用单元接线方式，中性点接地方式主要采用中性点经配电变压器（二次侧接电阻）接地，电阻值较大，取为高阻接地，其电阻吸收功率大于或等于三相对地电容的无功伏安。为限制动态过电压不超过2.6倍额定相电压，接地电阻（一次值）RN′≤1/3ωCg，Cg为发电机每相对地耦合电容。 三、发电机定子绕组接地保护 （1）接地电阻定值的确定发电机中性点经配电变高阻接地，当定子绕组发生单相接地故障时，其等效的基波零序回路电路如下图所 示： 粗略估计电容容抗与中性点接地电阻（一次值）相等，根据DLT 684-2012 大型发电机变压器继电保护整定计算导则，发电机允许的接地故障电流值为1A中性点变压器变比为20000/240V，二次电阻为0.46Ω，令α=1（机端接地），IE=Iper=1A，E=UN/1.732，得
利用三次谐波电压构成的100%发电机定子接地保护的工作原理
由于发电机气隙磁通密度的非正旋分布和铁芯饱和的影响，其定子中的感应电动势除基波外，还含有三、五、七次等高次谐波。因为三次谐波具有零序分量的性质，在线电动势中它们虽然不存在，但在相电动势中亦然存在，设以E3表示之。 为便于分析，假定： （1）把发电机每相绕组对地电容CG分成相等的两部分，每部CG/2分等效地分别集中在发电机的中性点N和机端S。 （2）将发电机端部引出线、升压变压器、厂用变压器以及电压互感器等设备的每相对地电容CS也等效的集中放在机端。 根据理论分析，在上述加设条件下，可得出下列结论： （1）当发电机中性点绝缘时，发电机在正常运行情况下，机端S和中性点N处三次谐波电压之比为 US3/UN3=CG/(CG+2CS)＜1 （2）当发电机中性点经消弧线圈接地时，若基波电容电流被完全补偿，发电机在正常运行情况下，机端S和中性点N处三次谐波电压之比为 US3/UN3=(7CG-2CS)/9(CG+2CS)＜1 （3）不论发电机中性点是否接有消弧线圈，当在距发电机中性点α（中性点到故障点的匝数占每相分支总匝数的百分比）处发生定子绕组金属性单相接地时，中性点N和机端S处的三次处的三次谐波电压恒为 UN3=αE3US3=(1-α)E3 如图所示：
从上图中可以看出，UN3=f(α)、US3=f(α)皆为线性关系，它们相交于α＝0.5处；当发电机中性点接地时，α＝0，UN3=0，US3=E3；当机端接地时，α=1,UN3=E3，US 3=0；当α＜O.5时，恒有US3＞UN3；当α＞O.5时，恒有UN3＞US3。 综上所述，用US3作为动作量，UN3作为制动量构成发电机定子绕组单相接地保护，且当US3＞UN3时保护动作，则在发电机正常运行时保护不会误动，而在发电机中性点附近发生接地时，保护具有很高的灵敏度。用这种原理构成的发电机定子绕组单相接地保护，可以保护定子绕组中性点及其附近范围内的接地故障，对其余范围则可用反应基波零序电压的保护，从而构成了100%发电机定子绕组接地保护。
发电机保护配置
发电机保护基本原理 发电机可能发生的故障 定子绕组相间短路 定子绕组匝间短路 定子绕组一相绝缘破坏引起的单相接地 励磁回路（转子绕组）接地 励磁回路低励（励磁电流低于静稳极限对应的励磁电流）、失磁 发电机主要的不正常工作状态 过负荷 定子绕组过电流 定子绕组过电压 三相电流不对称 过励磁 逆功率 失步、非全相、断路器出口闪络、误上电等 发电机的主要保护和作用 纵差保护 作用：发电机及其引出线的相间短路保护 规程：1MW以上发电机，应装设纵差保护。对于发电机变压器组：当发电机与变压器间有断路器时，发电机装设单独的纵差保护；当发电机与变压器间没有断路器时，100MW及以下发电机可只装设发电机变压器组公用纵差保护；100MW及以上发电机，除发电机变压器组公用纵差保护还应装设独立纵差保护，对于200MW及以上发电机变压器组亦可装设独立变压器纵差保护。 与发变组差动区别：发变组差动需要考虑厂用分支，要考虑涌流制动、各侧平衡调节。 纵向零序电压 作用：发电机匝间短路（也能反映相间短路）。 规程：50MW以上发电机，当定子绕组为星形接线，中性点只有三个引出端子时，根据用户和制造厂的要求，也可装设专用的匝间短路保护。 定子接地 作用：定子绕组单相接地是发电机最常见的故障，由于发电机中心点不接地或经高阻接地，定子绕组单相接地并不产生大的故障电流。 常用保护方式：基波零序电压（90％）、零序电流、三次谐波零序电压（100％） 定子接地 规程：与母线直接连接的发电机：当单相接地故障电流(不考虑消弧线圈的补偿作用)大于允许值时，应装设有选择性的接地保护装置。保护装置由装于机端的零序电流互感器和电流继电器构成，其动作电流躲过不平衡电流和外部单相接地时发电机稳态电容电流整定，接地保护带时限动作于信号，但当消弧线圈退出运行或由于其它原因，使残余电流大于接地电流允许值时应切换为动作于停机。 发电机变压器组：对100MW以下发电机应装设保护区不小于90%的定子接地保护，对100MW及以上的发电机应装设保护区为100%的定子接地保护。保护装置带时限动作于信号必要时也可动作于停机。 励磁回路接地保护 作用：励磁回路一点接地故障对发电机并未造成危害。但若继而发生两点接地将严重危害发电机安全。 实现方法：采用乒乓式原理。 规程：1MW及以下水轮发电机，对一点接地故障宜装设定期检测装置，1MW以上水轮发电机应装设一点接地保护装置。 100MW以及汽轮发电机，对一点接地故障可采用定期检测，装置对两点接地故障应装设两点接地保护装置。 转子水内冷汽轮发电机和100MW及以上的汽轮发电机，应装设励磁回路一点接地保护装置，并可装设两点接地保护装置，对旋转整流励磁的发电机宜装设一点接地故障定期检测装置。 一点接地保护带时限动作于信号两点接地保护应带时限动作于停机。 失磁保护 作用：为防大型发电机低励(励磁电流低于静稳极限所对应的励磁电流)或失去励磁(励磁电流为零)后，从系统
发电机定子接地3W
发电机3W定子接地保护 一、保护原理 保护反应发电机机端和中性点侧三次谐波电压大小和相位，反应发电机中性点向机内20％或100％左右的定子绕组单相接地故障，与发电机3U0定子接地保护联合构成100％的定子接地保护。见图一： 图一发电机定子接地3W保护逻辑 二、一般信息
K1，K2，K3整定方法及试验：开机带负荷整定 2.5投入保护 开启液晶屏的背光电源，在人机界面的主画面中观察此保护是否已投入。（注：该保护投入时其运行指示灯是亮的。）如果该保护的运行指示灯是暗的，在“投退保护”的子画面点击投入该保护。 2.6参数监视 点击进入发电机3W定子接地保护监视界面，可监视保护的整定值、动作量和制动量；待整定动作量和待整定制动量，以及3W保护的自动整定界面。 二、保护动作特性测试 发电机3W定子接地K值整定 附图 ①待发电机并网后，最好带20%～30%的负荷，拔掉3W保护的投退压板；
②中性点先不挂电阻，带20%～30%的负荷，单击“自动计算K1/K2一次”按钮，此时待整 定三次谐波动作量接近于0，点击“设定允许修改定值状态”按钮，改变“禁止修改定值状态”为“允许”，单击“将自动计算K1K2值写入保护装置”按钮，将K1、K2定值写入保护装置； ③带20%～30%的负荷时，在中性点挂上电阻（建议：水电机组1～3K，火电机组3～5K）， 单击K3调整按钮（K3下方的四个按钮分别表示增大、减小、粗调、细调），将“待整定三次谐波动作量”调整略大于“待整定三次谐波制动量”，单击“将自动计算K1K2值写入保护装置”按钮，将K3定值写入保护装置； ④注意：此时千万不要按“自动计算K1/K2一次”按钮及调整K1 、K2的值； ⑤撤除电阻，调试完毕。 ⑥如果采用绝对值比较式原理，写入定值K1=1，K2=0；依照步骤三、四和五整定K3 三、动作时间定值测试 在发电机机端TV开口三角电压侧突然加1.5倍三次谐波定值电压，记录动作时间。 四、TV断线闭锁逻辑测试 在发电机机端TV开口三角电压端子侧加入三次谐波电压，并超过整定值，定子接地3W信号亮（一般只发信不跳闸）；在发电机机端TV加三相不平衡电压，使发TV断线信号，定子接地3W信号可复归，TV断线信号灯亮。 保护逻辑是否正确（打“√”表示）：正确□错误□ 保护出口方式是否正确（打“√”表示）：正确□错误□ 保护信号方式是否正确（打“√”表示）：正确□错误□
发电机100定子接地保护
发电机100%定子接地保护 发电机定子单相接地后，接地电流经故障点、三相对地电容、三相定子绕组而构成通路。当接地电流较大能在故障点引起电弧时，将使定子绕组的绝缘和定子铁芯烧坏，也容易发展成危害更大的定子绕组相间或匝间短路。 第一部分是基波零序电压式定子接地保护： 保护接入的3Uo电压，取自发电机机端电压互感器开口三角绕组两端和发电机中性点单相电压互感器的二次。零序电压式定子接地保护的交流输入回路如图1所示。 第二部分是利用发电机三次谐波电动势构成的定子接地保护 由于发电机气隙磁通密度的非正旋分布和受铁芯饱和的影响，其定子中的感应电动势除基波外，还含有三、五、七次等高次谐波。因为三次谐波具有零序分量的性质，在线电动势中它们虽然不存在，但在相电动势中亦然存在。 正常运行时，发电机中性点的三次谐波电压总是大于发电机机端的三次谐波电压。而当发电机靠中性点侧0～50％范围内有接地故障时，发电机机端的三次谐波电压大于发电机中性点的三次谐波电压。 根据发电机定子绕组中性点附近接地故障的三次谐波分布特性，保护装置取发电机中性点及机端三次谐波电压，并对其进行大小和相位的矢量比较。三次谐波定子接地保护交流接入回路如图6所示。该保护的动作逻辑图如图7所示。
发电机启停机和误上电保护 1、300MW及以上发电机组，一般都要装设误上电保护，以防止发电机起停机时的误操作。当发电机盘车或转子静止时发生误合闸操作，定子的电流（正序电流）在气隙产生的旋转磁场会在转子本体中感应工频或接近工频的电流，会引起转子过热而损失。 误上电保护原理是将误上电分成两个阶段。以开机为例，第一阶段：从开机到合磁场开关。在这期间，由于无励磁，发电机不可能进行并网操作，因此要求发电机断路器合闸和定子有电流，则必然为误上电，瞬时跳闸；第二阶段：从合磁场开关到并网。在这期间，用阻抗元件来区分并网和误上电，误上电一般可做到0.5s内跳闸，并且误上电情况越严重，跳闸也越快。 误上电保护在发电机并网后自动退出运行，解列后自动投入运行。 保护引入发电机三相电流和主变高压侧或者发电机侧两相电流和两相电压 2、误上电保护:发电机盘车时，未加励磁，断路器误合，造成发电机异步起动。（2）发电机起停过程中，已加励磁，但频率低于一定值，断路器误合。3）发电机起停过程中，已加励磁，但频率大于一定值，断路器误合或非同期。 启停机保护: 发电机启动或停机过程中，配置反应相间故障的保护和定子接地故障的保护。由于发电机启动或停机过程中，定子电压频率很低，因此保护采用了不受频率影响的算法，保证了启停机过程中对发电机的保护。以上的启停机保护的投入可经低频元件闭锁，也可经断路器位置辅助接点闭锁。 发电机起停过程中，已加励磁，但频率大于定值，断路器误合或非同期。采用断路器位置接点，经控制字可以投退。判据延时0.2s投入（考虑断路器分闸时间），延时t1退出其时间应保证跳闸过程的完成。当发电机非同期合闸时，如果发电机断路器两侧电势相差180°附近，非同期合闸电流太大，跳闸易造成断路器损坏，此时闭锁跳断路器出口，先跳灭磁开关，当断路器电流小于定值时再动作于跳出口开关。 发电机起停过程中，已加励磁，但频率低于定值，断路器误合。采用低频判据延时0.2s投入，频率判据延时t1返回，其时间应保证跳闸过程的完成。 1、启停机保护; 有些情况下，由于操作上的失误或其它原因使发电机在启动或停机过程中有励磁电流，而此时发电机正好存在短路或其它故障，由于此时发电机的频率低，许多保护继电器的动作特性受频率影响较大，在这样低的频率下，不能正确工作，有的灵敏度大大降低，有的则根本不能动作。 鉴于上述情况，对于在低转速下可能加励磁电压的发电机通常要装设反应定子接地故障和反应相间短路故障的保护装置。这种保护，一般称为启停机保护。现在一些微机保护装置都有频率自适应（跟踪）功能，保证偏离工频时，特别在发电机在开停机过程（5～65HZ），不影响保护的灵敏度。因此没有必要再装设启停机保护，海盐力源引进美国GE公司的G60微机保护正是如此。 2、误上电保护（盘车状态下误合闸） 发电机在盘车过程中，由于出口开关误合闸，突然加上三相电压，而使发电机异步启动的情况，在国外曾多次出现过，它能在几秒钟内给机组造成损伤。盘车中的发电机突然加电压后，电抗接近Xd''，并在启动过程中基本上不变。计及升压变压器的电抗Xd和系统联接电抗Xs，并且在较小时，流过发电机定绕组的电流可达3～4倍额定值，定子电流所建立的旋转磁场，将在转子中产生差频电流，如果不及时切除电源，流过电流的持续时间过长，则在转子上产生的热效应I22t将超过允许值，引起转子过热而遭到损坏。此外，突然加速，还可能因润滑油压低而使轴瓦遭受损坏。 因此，对这种突然加电压的异常运行状况，应当有相应的保护装置，以迅速切除电源。对于这种工况，逆功率保护、失磁保护、机端全阻抗保护也能反应，但由于需要设置无延时元件；盘车状态，电压互感器和电流互感器都已退出，限制了其兼作突加电压保护的使用。一般来说，设置专用的误合闸保护比较好，不易出现差错，维护方便。 误上电保护实现的原理多种多样，其原理大同小异，主要区别在于发电机停机状态的鉴别元件，有的用低频元件，有的用低电压元件，均辅以开关的辅助触点。
关于发电机定子接地保护问题的探讨
第2期(总第97期) 2001年4月 山西电力技术 SHANXI ELECTRIC POWER No 12(Ser 197)Apr 12001 关于发电机定子接地保护问题的探讨 郑一凡 (山西大同热电有限责任公司,山西大同 037039) 摘要 :根据QFS —60—2型双水内冷发电机特点,对其定子接地保护典型设计回路中存在的问题以及应采取的改进措施进行了分析和讨论。关键词:发电机;定子保护;探讨 中图分类号:TM 311 文献标识码:B 文章编号:100526742(2001)022******* 1 发电机定子绕组单相接地的特点 由于发电机中性点不直接接地,因此它具有一般不接地系统单相短路的共性。不同之处在于故障点的零序电压将随定子绕组接地点的位置而改变。 例如,当距发电机中性点a 处发生单相(如A 相)接地故障时(图1),则各相机端对地电压为: 图1 发电机内部单相接地时的电流分布 U A d =(1-a )E A , U Bd =E B -aE A ,U Cd =E C -aE A 。 所以,故障点的零序电压为: U d0(a )=1 3(U A d +U Bd +U Cd )=-aE A =aU Υ, 故障点处总接地电容电流为(分析略): I jd ∑(a )=j 3Ξ(C 0f +C 0∑)aU Υ。 可见,当发电机内部单相接地时,流过零序电流互感器LH 0一次侧的零序电流为(分析略): 3I 0=j 3ΞC 0∑aU Υ, 式中:a ——发电机中性点到故障点的绕组占全 部绕组的百分数; 收稿日期:2001201221 作者简介:郑一凡(19562),男,山西山阴人,1983年毕业于太原理 工大学热能动力专业,高级工程师,总经理。 C 0∑——除本发电机以外的发电机电压网络 每相对地总电容; C 0F ——发电机每相对地电容。 2 定子接地保护 由于发电机的外壳是接地的,因此定子绕组因绝缘破坏而引起单相接地就比较普遍。当定子绕组发生单相接地时,从以上分析可以看出,有电流流过故障点,其值决定于定子绕组的接地电容电流和与发电机有电联系的电网接地电容电流。当接地电流较大且产生电弧时,将使绕组绝缘和定子铁芯烧坏。因此规程规定:当接地电流等于或大于5A 时,定子绕组接地保护应动作跳闸。211 零序电压保护 发电机定子绕组任意点单相接地时,在定子回路各点均有零序电压aU Υ,因此可以根据aU Υ的出现与否来构成零序电压保护(图2)。 图2 零序电压保护原理 正常运行时,由于发电机相电压中含有三次谐波电压,当变压器高压侧发生单相接地故障时,由于变压器高、低压绕组之间存在耦合电容,都会出现零序电压。为了保证动作的选择性,保护装置的整定值必须躲过上述电压的影响,继电器的动作电压一般整定在15V ～30V 。按上述条件,保护装置