发电机定子接地保护动作原因分析

电子基础

发电机定子接地保护动作原因分析

作者/谭伟盛，广东粤电云河发电有限公司

摘要：针对某电厂*2发电机机组启动过程中“95%定子接地”保护动作的情况，对其动作原因进行了分析及查找，最终发现是由于中性点 电压互感器YH刀闸操作不到位，造成辅助接点接触不良，引起其电压漂移导致的。对中性点电压互感器YH刀闸进行重新分合，并检查确认 其辅助接点接触良好后，电压漂移消失，最后机组成功并网。

关键词：定子接地保护；零序电压；中性点YH;辅助接点

引言

发电机定子接地保护动作的原因有很多，有可能是发电 机“真接地”引起，即发电机定子绕组的绝缘损坏了，主变 低压侧绕组或者高厂变高压侧绕组内部发生单相接地，或者 水冷发电机组内部有漏水、定子绕组回路的绝缘瓷瓶脏污或 者受潮、小动物导致的相关回路接地短路等；也有可能是“假 接地”引起，即发电机带开口三角绕组的机端电压互感器高 压侧保险焰断等。

而本文提到的发电机定子接地保护动作是由于“假接 地”引起的。

1.定子接地保护原理

某电厂#2发电机机保护装置采用的是北京四方继保自 动化有限公司的CSG-300A数字式发电机变压器组保护装 置。其发电机定子接地保护是由三次谐波电压式和基波零序 电压式接地保护共同构成的100%定子接地保护。

基波零序电压保护（95%定子接地）反应发电机机端 电压互感器开口三角的零序电压或发电机中性点的零序电 压。而本保护采用的“开放量”是中性点侧的零序电压。因 为如果采用机端P T的零序电压作为保护判据，当机端电压 互感器的一次回路断线时，有可能造成保护误动。为了提高 保护灵敏度，并消除三次谐波的影响，保护软件采用了“零 点滤波+全周波富氏”算法，并设有主变高压侧零序电压 闭锁元件，以防止高压侧接地时保护误动作。

由于该电厂的发电机保护“95%定子接地”保护判据 取中性点Y H零序电压，其动作方程为：

U n〇>U ls

式中，u n。为中性点侧零序电压，U1S为基波零序电压 保护定值。

三次谐波电压式保护反应发电机机端和中性点的三次 谐波电压比值，软件具有自调整式三次谐波电压、三次谐波 比突变量和三次谐波比3种方式,可以通过控制字进行选择。

(1)自调整式三次谐波电压保护的动作判据：

A U3=|u3n-K p U3,|>U s e t

式中，《^是发电机正常运行时根据实测值计算得到的 复数，使方程的左侧量约等于零（即修正后的机端电压约等 于中性点三次谐波电压），这样就可以在发生接地故障时获 得最大的相对突变量。是制动量，其取值则只取决于计 算误差，可取很小，有利于识别故障。

(2)三次谐波电压比突变量保护。该保护由控制字选 择投退，动作后作用于发信号，采用短时开放突变量元件的 原则。保护的动作判据为：

u3,(t)u3,(t-t cc)

U3n(t)U3n(t-tcc)A

式中，L取3个工频周期（在该时间内三次谐波电压 及其比值变化很小）。而发电机功率变化速度主要由机械惯 性决定，所以发电机正常运行时，在L计算时间间隔内，机端和中性点三次谐波电压比值变化很小，方程左侧的动作 量近似等于零。A为制动系数，只取决于计算误差，其整 定可以不受大电机结构和工况的影响，可以取很小。发生故 障时，三次谐波电压分布发生突变，很容易满足动作判据。

(3)三次谐波电压比保护的动作判据：

t

如果发电机的中性点经高阻抗接地或者不接地，在正常运行时一般有<1，此时保护装置不动作。但如果发

生接地故障，且接地短路点发生在靠近中性点的区域时，|t3n|下降，|t3t|上升，则满足了动作条件。&可以整定（可 大于或小于1)，以适应现场实际两侧三次谐波电压比值。

相量比突变保护采用短时开放原则，连续计算三次满足 判据才能出口，否则退出突变量式保护，改由稳态相量比保 护进行故障判断。为有效消除基波的影响，三次谐波的计算 也采用了“零点滤波+全周波富氐”算法。

2.动作情況简介

2015年05月16日09:50,某电厂接中调令#2发电机可以进行并网操作，运行人员持操作票操作，当发电机机端 电压升至额定时，集控室“定子接地保护动作”光字牌亮。

72|电子制作2017年8月