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。

3、突加电压保护

下面仅介绍GE公司G60保护（以低电压元件作为停机鉴别元件）的突加电压保护逻辑。

该保护主要用于保护发电机在盘车或减速时发生误合闸，还可以用来作为“同期失败”保护。低压元件和发电机离线状态的逻辑配合有“与”和“或”的逻辑可供选择（由控制字“UV or Offline”选择）。当选择“或”逻辑时，同期失败保护投入。