发电机定子绕组单相接地保护的原理与存在的问题及改进分析
发电机定子绕组单相接地保护调试电力配电知识
发电机定子绕组单相接地爱护调试 - 电力配电学问为了平安起见，发电机的外壳、铁芯都要接地。
所以只要发电机定子绕组与铁芯间绝缘在某一点上遭到破坏，就可能发生单相接地故障。
发电机的定子绕组的单相接地故障是发电机的常见故障之一。
发电机定子绕组单相接地故障时的主要危害有两点：(1) 接地电流会产生电弧，烧伤铁芯，使定子绕组铁芯叠片烧结在一起，造成检修困难。
(2) 接地电流会破坏绕组绝缘，扩大事故，若一点接地而未准时发觉，很有可能进展成绕组的匝间或相间短路故障，严峻损伤发电机。
定子绕组单接地时，对发电机的损坏程度与故障电流的大小及持续时间有关。
当发电机单相接地故障电流(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爱护装置。
1、发电机定子绕组单相接地的特点现代的发电机，其中性点都是不接地或经消弧线圈接地的，因此，当发电机内部单相接地时，流经接地点的电流仍为发电机所在电压网络(即与发电机直接电联系的各元件)对地电容电流之总和，而不同之处在于故障点的零序电压将随发电机内部接地点的位置而转变。
如上图（a）所示，假设A相接地发生在定于绕组距中性点α处，α表示出中性点到故障点的绕组占全部绕组布线的百分数。
2、利用零序电流构成的定子接地爱护对直接连接在母线上的发电机，当发电机电压网络接地电容电流大于允许值时，不论该网络是否装有消弧线圈，均应装设动作于跳闸的接地爱护。
当接地电容电流小于允许值，则装设作用于信号的接地爱护。
发电机零序电流爱护，其整定值的选择原则如下：①避开外部单相接地时发电机本身的电容电流，以及出于零序电流互感器—次侧三相导线排列不对称而在二次侧引起的不平衡电流。
②爱护装置的一次动作电流应小于规定的允许值。
③为防止外部相间短路产生的不平衡电流引起的接地爱护误动作，应在相间爱护动作时将接地爱护闭锁。
④爱护装置一般带有1～2s的时限，以避开外部单相接地瞬间，发电机暂态电容电流(其数据远较稳态时的(特殊字符)为大)的影响。
一起发电机定子接地保护动作原因分析及对策
一起发电机定子接地保护动作原因分析及对策摘要：针对一起发电机定子接地保护动作事件，根据发变组故障录波信息，结合现场试验和检查情况，得出发电机定子接地保护动作原因为励磁变测温元件质量和设计缺陷。
针对该问题提出防范措施，提高了机组运行的可靠性。
关键词：定子接地；测温元件；发电机伴随国民经济的快速发展，社会的用电量持续上升，发电机组容量也越来越大。
大机组的安全稳定运行对于电网安全至关重要，同时大机组一旦发生故障需要的检修时间也较长、产生的经济损失也十分巨大，因此在机组基建和设备检修中尽早发现设备隐患，避免机组非计划停运显得十分重要。
某厂600MW机组因励磁变温度探头安装位置不当、探头设计和质量问题引起励磁变绝缘层长期累积局部放电，最终使励磁变外绝缘性能下降到一定程度，使外绝缘发生击穿，并与没有绝缘保护层的测温探头发生了放电现象，引起发电机定子接地保护动作。
1事件发生前运行方式某电厂#1机组发电机-变压器采用单元制接线方式，发电机与主变之间不设断路器，经过主变升压后经2201开关接入220kV系统，发电机采用静止自并励励磁方式；220kV双母线并列运行，#01启备变运行，220kV两条出线运行。
电厂#1、2机组运行，总负荷800MW。
#1机组有功负荷400MW，无功30.2MVar，发电机机端电压19990.6V。
2事件经过某年02月22日03时01分，#1机组跳闸；#1汽轮机主汽门关闭，ETS首出：“发电机故障1”；#1锅炉灭火，MFT首出“机跳炉”；#1主变220kV高压侧断路器2201开关跳闸，#1发电机灭磁开关跳闸；#1发变组保护A柜：WFB-801装置报启动跳闸信号灯亮，定子接地保护动作信号灯亮，#1发变组保护 C柜：发电机3U0定子接地信号灯亮，发电机定子接地3W灯亮，三次谐波定子接地灯亮，出口全停信号灯亮； 6kV A段厂用电切换未成功，6kV 10BBA00段失电， 6kV B段厂用电切换未成功，6kV 10BBB00段失电，6kV C段厂用电切换正常，柴油机发电机联启。
定子、转子接地保护简介、接地保护原理介绍、接地保护故障分析、接地保护检修维护
6U1D1 6U2D1
接地变 Rn 中间CT
6U2D4 6U2D5 6U1D5
20Hz带通滤波 方波电源
发电保护A柜
1U2D1 1U2D2
1I6D1 1I6D2
接地电阻判据与定子绕组的接地点无关，可以 反映发电机100%的定子绕组单相接地。 接地电阻判据反映发电机定子绕组接地电阻的 大小，设有两段接地电阻定值，高定值段作用 于报警，低定值段作用于延时跳闸，延时可分 别整定。
性点N和机端S，且每一端每相对地电容都是0.5 Cg
并将发电机端引出线到系统部分的每相对地电容 Cs
也等效在机端，并设此时三次谐波电动势为 E3 。
如下图所示，发电机三次谐波电动势和对地电容的 等值单相电路图：
发电机正常运行时时
发电机定子绕组发生单相接地故障时：
由上图可知不管故障点位于何处，总是有 所以：
接地电流定子接地判据：
考虑到当接地点靠近发电机机端时，检测量中的 基波分量会明显增加，导致检测量中低频故障分 量的检测灵敏度受到影响。为了提高此种情况下 保护的灵敏度，增设接地电流辅助判据。接地电 流判据能够反映距发电机机端80～90％的定子绕 组单相接地，而且接地点越靠近发电机机端其灵 敏度越高，因此能够很好的与接地电阻判据构成 高灵敏的100%定子接地保护方案。
所以水轮发电机和大型发电机只装设励磁回路一点接地 保护，不再装设专门的励磁回路两点接地保护。当励磁 回路一点接地保护动作发信号后为了它们的安全应立即 转移负荷，实现平稳的停机检修。万一在此期间发生了 两点接地，可用高灵敏的单元件横差保护兼顾转子两点 接地保护而瞬时跳闸。
假若在转子绕组的K处发生经对地绝缘 电阻为Rg的一点接地短路。K点到转 子正电压端的绕组匝数占转子总绕组
定子绕组单相接地保护
则故障点总的接地电流即为： I d ( a ) j3 C0e C0e E A （2-4-4） 其有效值为 3 C0e C0e E ，式中 E 为发电机的相电势， 一般在计算时，常用发电机网络的平均额定相电压 3 C0e C0e U 来代替，即表示为 。 U 流经故障点的接地电流也与 成正比，因此当故 1，接地电流为最 障点位于发电机出线端子附近时， 大，其值为 3 C0e C0e U 。 当发电机内部单相接地时，流经发电机零序电流 互感器 TA0 一次侧的零序电流，如图15(b)所示，为发
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采取以上措施以后，零序电压保护范围虽然有所 提高，但在中性点附近接地时仍然有一定的死区。 由此可见，利用零序电流和零序电压构成的接地 保护，对定子绕组都不能达到100%的保护范围。对于 大容量的机组而言，由于振动较大而产生的机械损伤 或发生漏水（指水内冷的发电机）等原因，都可能使 靠近中性点附近的绕组发生接地故障。如果这种故障 不能及时发现，则一种可能是进一步发展成匝间短路 或相间短路；另一种可能是如果又在其它地点发生接 地，则形成两点接地短路。这两种结果都会造成发电 机的严重损坏。因此，对大型发电机组，特别是定子 绕组用水内冷的机组，应装设能反应100%定子绕组的 接地保护。 目前，100%定子接地保护装置一般由两部分组成， 第一部分是零序电压保护，如上所述，它能保护定子 绕组的85%以上；第二种保护则用来消除零序电 14
0e
3
0e
网络如图20所示。由此即可求出中性点及机端的三次 谐波电压分别为： U N 3 C0e 2C0 S E3
2(C0 e C0 S ) US3 C0 e E3 2(C0 e C0 S )
（2-6-1）
一起典型发电机定子接地故障的综合分析及现场应急处置建议
2016 NO.03SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION动力与电气工程28科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION石泉水力发电厂于1971年兴建,共装有5台单机容量4.5万kW的混流式水轮发电机组,是陕西第一座中型水力发电厂,在陕西电网中非汛期主要承担调峰和事故备用;在汛期作为系统基荷,是陕南电网主要的电源支撑点之一。
该文从该电厂一起典型发电机定子单相接地故障的综合分析入手,结合现场实际运行经验,对此类故障的应急处置提出改进建议。
1 故障经过和现场处置情况2011年11月20日19时14分,1号发电机运行中返回屏1FB单元突然打出“保护装置异常”光子牌;计算机监控显示“1FB电气故障,1F定子接地”故障信号;19时16分值班员现地检查发现1FB保护盘“3UO”“3W”定子接地告警信号同时点亮,初步分析定子有接地现象,且故障点应在“3UO”和“3W”保护范围的重叠区;19时20分该值班员切换返回屏定子电压把手测量:3UO电压为7.99kV,机组Ubn为1.38kV,Uan和Ucn均为9.8kV,再次判断:定子线圈B相确有接地现象,并且在机组风洞口以及机组中性线穿墙套管处闻到淡淡的类似“电焊”的焦糊味,立即汇报值长;值长在申请调度后于19时25分将该机组停运,随后会同检修人员对机组进行全面检查。
应检修人员要求将1号发电机转临修并进行热态试验:检修人员用2500V兆欧表测得定子绝缘电阻A相497MΩ、B相0 MΩ、C相500 MΩ,故初步判断定子线棒B相绝缘有金属性接地;采用电流烧穿法查找到定子线棒+Y方向定子和转子气隙之间有轻烟冒出,并伴有焦糊味,经盘车检查确定故障位置位于#141定子线棒处;因发电机30多年长期运行,此处定子铁芯下压齿与底部环板焊点老化开焊,在机组运行中定子铁芯振动,使下压齿蹿出与转子磁极线圈碰撞形成扫膛,导致#141上层线棒出槽口部位发生磨损并扭曲变形,并使其侧面主绝缘因单相接地大电流烧灼出坑状。
发电机定子接地故障处理分析
发电机定子接地故障处理分析摘要：由于发电机组中性点不采用直接接地方式，当发电机发生接地故障时，故障点将流过对地电容电流。
一般发电机的中性点是不采用直接接地的方式的，因此当发电机在运行出现问题时，出现问题的故障点会流过对地电容电流，而该电容电流所形成的电弧将会损害发电机其他部位的绝缘体从而引起铁芯的灼伤，铁芯遭到灼伤后则会形成相当具有危险性的相间或者匝间的短路问题，情况严重时还会烧毁发电机。
关键词：发电机；定子接地；故障大型汽轮发电机在电力系统中地位较重要，发电机主要由定子和转子组成，定子结构复杂，不易检修，对其保护尤为重要。
据统计，发电机最常见的故障中70% ～ 80% 的故障为定子单相接地故障。
一旦定子发生单相接地故障，若保护不及时可靠动作，接地弧光过电压可能导致发电机其他位置绝缘破损，严重时还会演变成相间或匝间短路故障。
因此，定子接地保护意义重大。
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，通常是定子绕组绝缘破坏引起的，而发电机定子接地保护是反映上述单相接地故障的主保护。
由于大多数发电机采用中性点不接地或者经消弧线圈接地方式，所以它具有一般不接地系统单相接地短路的特点，接地电流是容性的，数值为发电机所在电压等级网络各元件对地电容电流之和。
一、故障原因分析根据以上分析发现，定子端部铁心发生松动，硅钢片在定转子之间磁拉力作用下进入定子线槽切割定子线棒是引起定子接地故障的直接原因。
而引起定子端部铁心松动的原因有以下方面。
1、设计的原因。
一是定子端部阶梯片过长，压紧效果不好，容易造成铁心松动，定子端部阶梯片由于压指约只有一半长度位于机座上，另一半为悬臂梁结构。
在拧紧压紧螺栓使铁心压紧时，必然是轭部受力较大，齿部受力较小。
对于硅钢片的任一齿而言，在齿端散张力的作用下越靠近齿根压力越大，越靠近齿端压力越小。
因此定子端部铁心在结构上看不易压紧、易松动。
2、制造的原因。
例析发电机定子接地保护动作及处理方法
例析发电机定子接地保护动作及处理方法随着电力事业在我国的飞速发展，一些地区开始呈现出小电网大机组的特征，再加之单机容量的不断增大，使得定子接地保护越来越重要。
一般情况下发电机中性点都采用经高阻抗接地的方式或不接地的方式，如果定子绕组采用单相接地，就可能会导致匝间短路或发电机定子绕组相间，因为发电机电压系统在流过故障点时对地的电容电流而生成的电弧可能会将铁芯灼伤。
1 发电机定子接地保护的要求大型发电机的结构比较复杂，一旦损坏会很难修复，并且大型发电机在整个系统中的地位十分重要，所以需要在大型发电机上安装无动作死区，且灵敏度较高的定子单相接地保护。
针对于主变压器直接连接的大规模的发电机定子单相接地保护的要求是可以查出发电机中性点周围保护范围为100%的接地故障，并且要求还需要可以监测出水内冷发电机中性点附近的绕组绝缘下降，绝缘水平会因为中性点附近的漏水现象而降低，不断的漏水现象还可能导致线棒在相邻线槽中绝缘或者同一线槽的损坏，进而引发相间短路或匝间短路。
出线端附近如果出线接地故障，发电机中性点对地电压的升高会导致靠近中性点的绝缘下降以及发生部分闪络，最终引发两点接地故障和发电机的严重损坏。
在母线上直接联接着的发电机定子绕组如果出线单相接地故障，在忽略消弧线圈的补偿作用并且发电机电压网络的接地电容电流超过5A的时候，应当安装跳闸与动作的接地保护。
然而，如果没有设置安装专门的定子绕组接地保护，那么可以利用与母线电压互感器连接的绝缘监视设备产生信号。
在发电机电压回路三相对地电容电流超过5A 的情况下，应当安装消弧线圈予以补偿，如果三相对地电容电流少于5A的情况下，可以在接地点运行少许时间之后适时移转负荷和停机。
据此我们认为接地电容电流大于5A的情况下，铁芯由于灼伤严重将很难修复；如果接地电容电流少于5A的情况下，铁芯只是被轻微灼伤。
事实上在运行中，定子铁芯可以被允许存在适当的损坏，被熔化铁芯的体积和被熔化的迭片数量和铁芯被灼伤的程度都需要限制在一点的范围内。
发电机定子接地保护动作分析及处理
发电机定子接地保护动作分析及处理摘要：随着时代发展推动各个行业不断进步。
本文对发电机定子接地保护常用方法进行介绍，对各保护方法原理及优缺点进行了深入的研究和分析，总结出了发电机定子保护的可靠措施。
关键词：发电机系统；定子接地保护；动作分析1发电机定子接地保护原理目前大容量汽轮发电机组广泛采用的是双频式100%的定子接地保护及外加电源注入式定子接地保护。
发电机定子100%接地保护就是对发电机定子发生接地故障时进行无死区的保护，采用基波零序电压式定子接地保护加三次谐波电压定子接地保护，通过这两种保护相互配合，达到大容量机组100%定子接地保护要求。
注入式定子接地保护，是在发电机中性点接地变二次侧注入一个方波电源，当发电机定子接地时，通过参数的变化，反映出发电机定子发生接地故障。
1.1双频式100%的定子接地保护由基波零序电压式接地保护与三次谐波式接地保护构成，能检查出发电机内部的任何点的接地故障。
是利用发电机固有的电势在定子接地故障时所产生的相应的电流或电压作为保护的动作参量。
(1)基波零序电压定子接地保护基波零序电压能够保证发电机在85%-95%的定子绕组单相接地保护，基波零序电压依靠发电机零序电压大小来判断定子绕组是否接地。
基波零序电压保护可反映α大于10%以上范围的定子绕组接地故障，且故障点越远离发电机中性点时基波零序电压动作量越大，从而保护灵敏度越高。
其中α为发电机定子绕组发生单相接地时，接地点距离中性点的距离。
基波零序电压保护设两段定值，一段为灵敏段，另一段为高定值段。
灵敏段基波零序电压保护动作于信号时，其动作方程为U0n ＞U0zd，式中:U0n为发电机中性点零序电压;U0zd为零序电压定值。
灵敏段动作于跳闸时，还需经主变高压侧零序电压闭锁，以防止区外接地故障时定子接地基波零序电压灵敏段误动。
高定值段基波零序电压保护，动作方程为U0n＞U0hzd，保护动作于信号或跳闸均不需经主变高、中压侧零序电压辅助判据闭锁。
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发电机定子绕组单相接地保护的原理与存在的问题及改进分析
1 引言
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。
近几年来，各种原理的发电机定子绕组单相接地保护装置纷纷出现，如三次谐波电压型、零序电流型等，但零序电压型由于其接线简单、维护方便、运行可靠等优点，仍在中小型机组上广泛应用。
因此，对零序电压型单相接地保护进行分析和改进，仍有现实意义。
2 零序电压型单相接地保护原理
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。
当中性点直接接地系统（又称大接地电流系统）中发生接地短路时，将出现很大的零序电压和电流。
还有在中性点不直接接地系统中当发生单相接地时，也会产生零序电压。
零序电源在故障点，故障点的零序电压最高，系统中距离故障点越远处的零序电压就越低，取决于测量点到大地间阻抗的大小。
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中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取得零序电压，构成单相接地保护，如图2所示。
3 存在问题与改进
图2是最基本的零序电压型发电机定子接地保护，实际运行中，经常发生保护误动或拒动。