发电机定子单相接地处理
发电机定子一点接地的现象以及处理

发电机定子一点接地的现象以及处理定子接地的现象及判断:发电机发出“定子接地”报警后,应判明接地相别和真、假接地。
当定子一相为金属性接地时,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。
定子绝缘电阻测量测得“定子接地”电压表指示为零序电压值。
由于“定子接地”电压表接在发电机电压互感器开口三角绕组的两端,因此,正常运行时“定子接地”电压表的指示为零(开口三角形接线的三相绕组相电压相量和为零),当定子绕组出现一相接地时,因开口三角形连接的二次绕组连接的三相绕组相电压为100/3V,故“定子接地”电压表的指示应为100/3=100V。
如果一点接地发生在定子绕组的内部或发电机出口,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”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,其二次侧开口三角绕组端电压也要升高。
如U相熔断器熔断,发电机各相对地电压未发生变化,仍为相电压,但电压互感器的二次侧电压测量值因U 相熔断发生了变化,即UuvUwu降低,而Uvw仍为线电压(线电压不平衡),各相对地电压Uu0Uw0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“定子接地”信号(假接地)。
真假接地的根本区别: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。
发电机定子接地的处理:规程规定:容量在150MW及以下的发电机,当接地电容电流小于5A时,在未清除故障前允许发电机在电网一点接地的情况下短时运行,但最多不超过2h;单元接线的发电机变压器组寻找接地的时间不得超过30min。
对于容量或接地电容电流大于上述规定的发电机,当定子电压回路单相接地时,要求立即将发电机解列并灭磁。
发电机定子单相接地故障电流的计算和测试

22第44卷 第4期2021年4月Vol.44 No.4Apr.2021水 电 站 机 电 技 术Mechanical & Electrical Technique of Hydropower Station1 引言发电机定子接地故障是最常见的发电机故障,大型发电机组在发生接地故障时会产生较大的对地电容电流,为将接地故障电流限制在允许范围内,中性点常采用消弧线圈接地方式运行,而测试发电机定子单相接地故障电流是为了检验发电机在发生单相接地时消弧线圈是否能够有效地补偿故障电流,保证接地电弧瞬间熄灭,以消除弧光间歇接地过电压,防止事故进一步扩大为匝间或相间短路。
需要知道发电机单相接地故障电流的大小,究其原因,主要有3点。
(1)发电机的定子一点接地保护动作出口方式的整定和这个电流大小有关。
根据DLT 684-2012《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》的规定,当发电机定子单相接地故障电流大小超过规定值,发电机定子一点接地保护动作后就必须出口跳闸停机,而小于这个值,则允许保护仅动作于告警,由运行值班人员确认后,采取转移负荷解列停机的方式进行处置。
(2)知道中性点不接地时发电机单相接地故障电容电流的大小后,与消弧线圈标注的补偿电流比较,可以定性地判断消弧线圈是否工作在欠补偿状态。
(3)消弧线圈投入后发电机单相接地故障电流必须小于制造厂的规定,制造厂无明确规定时,这个电流应小于15 A,否则在运行中发生定子绕组内部单相接地故障,有可能对定子铁心造成不可修复的损伤。
本文以万安水力发电厂1号发电机为例,通过简单估算和现场实测这两种方法对发电机定子单相接地故障电流进行讨论,所得结论不一定适合其它发电厂,仅供同行参考。
2 发电机定子单相接地故障电流的计算发电机定子单相接地故障点可能在定子绕组从机端到中性点的任意位置,但因为机端对地电压最高,所以在机端发生单相接地故障时故障电流最大,因此,我们只计算机端单相接地时的故障电流。
防止发电机定子绕组发生单相接地故障的措施

防止发电机定子绕组发生单相接地故障的措施发电机定子绕组的单相接地故障是一种常见的电气故障,如果不及时采取措施,会导致发电机损坏,给电力系统带来不良影响。
本文将针对该故障提出一些预防措施。
1. 定期检查绝缘状况发电机运行中,绕组的绝缘状况是非常重要的。
如果绝缘削弱或破损,就会发生接地故障,因此应定期检查绝缘状况。
建议每年检查一次,检查时应使用专门的绝缘电器测量工具,以确保绝缘性能符合要求,如果绝缘性能不足,应及时更换或修理。
2. 保持清洁发电机绕组应保持清洁,避免灰尘、杂质等物质进入绕组,影响绝缘状况,触发接地故障。
在检查绝缘状况时,也应同时清理绕组表面的污垢,以保持清洁。
3. 设置绕组过温保护发电机运行中,绕组的温度不应过高,如果温度过高,不仅会影响绕组的绝缘性能,还会使绕组内部短路,搭成接地故障。
为防止绕组过温,可以设置绕组过温保护,当绕组温度超过设定值时,自动切断电源,以避免绕组过热。
4. 使用电容补偿电容补偿是一种常见的防止接地故障的方法。
通过增加电容器的容值,可以增加发电机的耐接地电压,避免接地故障的发生。
电容补偿系统应在发电机的绕组上、下两端均设置电容器,以提供完整的电容补偿。
5. 防止潮湿潮湿环境会导致绝缘材料的绝缘性能大大降低,进而导致接地故障的发生。
因此,在放置发电机的环境中要避免过潮湿的地方。
如果环境的潮湿程度较高,可以采取防潮措施,如设置除湿器等设备,保持环境干燥。
6. 远离有害电波发电机在运行过程中,会产生电磁辐射,会影响到绕组的绝缘性能,为了保证绕组的绝缘性能,要离有害电波的源头远一些,降低电磁干扰的影响。
7. 防止过压和过流当发电机的输出电压和电流超出额定范围时,会对绕组的绝缘性能造成负面影响,因此需要防止过压和过流的发生。
可以通过增加绕组的绝缘强度,增强绝缘防护等方法,以保障绕组的安全稳定运行。
总结发电机定子绕组的单相接地故障是一种严重的电气故障,对生产和生活带来很大的影响。
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。
发电机定子绕组单相接地保护的工作原理

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当发生单相接地故障时,如果不及时进行处理,可能会导致发电机的损坏,甚至引发火灾等严重后果。
因此,发电机定子绕组单相接地保护显得尤为重要。
该保护装置的工作原理主要包括以下几个方面。
1. 接地检测器。
发电机定子绕组单相接地保护系统会安装一个接地检测器,用于监测定子绕组是否发生接地故障。
发电机定子接地保护范围

发电机定子接地保护范围(最新版)目录一、发电机定子接地保护的概述二、发电机定子接地保护的工作原理三、发电机定子接地保护的保护范围四、发电机定子接地保护的动作处理方法五、发电机定子接地保护的注意事项正文一、发电机定子接地保护的概述发电机定子接地保护是针对发电机定子绕组单相接地故障而设置的一种保护措施。
其主要目的是确保发电机在发生定子绕组单相接地故障时,能够及时、准确地检测到故障,并采取相应的措施,以避免故障扩大,保证发电机的安全稳定运行。
二、发电机定子接地保护的工作原理发电机定子接地保护通常由基波零序电压保护和三次谐波电压保护两部分组成。
基波零序电压保护主要针对发电机定子绕组中性点附近的单相接地故障,其保护范围通常可达到中性点附近 95% 的区域。
三次谐波电压保护则主要针对发电机定子绕组机尾至机端 30% 区域的单相接地故障,其保护范围相对较小。
三、发电机定子接地保护的保护范围发电机定子接地保护的保护范围主要包括发电机定子绕组中性点及其附近范围内的接地故障。
对于中性点附近 50% 的区域,可以通过基波零序电压保护来实现保护。
而对于中性点附近 95% 的区域,则需要通过三次谐波电压保护来实现保护。
在发电机正常运行时,保护不会误动,具有较高的灵敏度。
四、发电机定子接地保护的动作处理方法当发电机定子接地保护检测到单相接地故障时,保护装置将根据设定的时限进行动作处理。
基波零序电压保护的时限通常为 3 秒,三次谐波电压保护的时限通常为 5 秒。
动作后,保护装置将发出信号,对发电机进行解列灭磁,以避免故障扩大。
五、发电机定子接地保护的注意事项在使用发电机定子接地保护时,应注意以下几点:1.确保保护装置的设定参数与发电机的实际参数相匹配,以保证保护的准确性。
2.定期对保护装置进行检修和维护,以确保保护装置的正常运行。
3.在发生故障时,应根据保护装置的信号及时采取相应的处理措施,以避免故障扩大。
发电机定子接地故障处理与技巧

发电机定子接地故障处理与技巧摘要:在时代不断进步的背景下,推动各个行业迅猛发展。
发电机出现定子接地故障是发电机故障中比较常见的。
在发电机工作时,由于铁芯的磁密较高,发电机的材料都拥有较高的利用率,且具有成本高结构复杂的特点,因此一旦材料出现破损后,其维修的费用也会随之增高,且维修难度也很大。
因此本文将会详细的分析发电机定子接地故障出现的原因以及在对故障进行处理时的技巧和预防措施。
关键词:发电机定子接地;故障分析;故障处理引言由于大型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。
该电容电流可能产生电弧,引起接地弧光过电压,进而导致发电机其他部位绝缘的破坏,灼伤铁芯,形成危害严重的相间或匝间短路故障,甚至烧毁发电机。
1故障电压特征假设发电机在A相接地前为空载对称稳态运行,三相定子绕组对地电容相等,当A相在距离定子绕组中性点α处发生单相接地故障时,需结合定子单相接地的特征确定接地电压的运作状况,并通过电动势数值分析故障点的大致方位,测得中性点的接地阻抗,才能确保故障发生点能够被检测。
期间,因定子单相接地联系的线路均为并联,因此故障点处电压与其他正常运作的电压会有明显的数值差异,电流与电动势数值也会受到影响,若要确定定子单相接地故障定位的确切地点,便需要事先确定发电机中性点的接地方式,而后再针对基波电压分量展开更深入的研究。
由此可见,在故障电压作为识别故障点方位的重要数据期间,检修人员需事先做好发电机各项数据的管理与监控,如此才能在电压、电动势、电流等数值发生变动时,在短时间内做出反应,以保障汽轮发电机稳定运行。
2定子接地的原因2.1发电机内部(1)定子线圈由于制造工艺不良,漆面存有气泡等原因导致的电腐蚀使绝缘损坏。
(2)发电机定子线棒部分长期过热,使得绝缘逐步老化,最终导致绝缘破坏。
(3)发电机冷却水的出、入引水口接头发生泄漏,并可能引致同一线槽和相邻线槽的绝缘损坏,并导致已经劣化的绝缘击穿。
第8讲0801 发电机定子绕组单相接地保护

第8讲0801 发电机定子绕组单相接地保护在电力系统中,发电机是至关重要的设备之一。
而发电机定子绕组单相接地保护则是保障发电机安全稳定运行的重要措施。
首先,我们来了解一下为什么发电机定子绕组单相接地保护如此重要。
当发电机定子绕组发生单相接地故障时,如果不能及时检测并采取措施,故障可能会进一步发展,导致更为严重的相间短路故障。
这不仅会对发电机本身造成巨大的损坏,还可能影响整个电力系统的稳定运行,给生产和生活带来极大的不便和损失。
那么,发电机定子绕组单相接地故障是如何发生的呢?这可能由多种原因引起。
比如,定子绕组绝缘老化、受潮、机械损伤,或者在运行过程中受到过电压的冲击等。
接下来,我们探讨一下常见的发电机定子绕组单相接地保护方法。
一种是基波零序电压保护。
它是基于发电机定子绕组单相接地时会产生零序电压的原理。
正常运行时,发电机三相电压对称,不存在零序电压。
但当定子绕组发生单相接地故障时,就会产生零序电压。
通过检测这个零序电压的大小和持续时间,就可以判断是否发生了单相接地故障。
不过,这种保护方法存在一定的局限性。
例如,当发电机中性点附近发生接地故障时,由于零序电压较小,可能导致保护灵敏度不足。
另一种是三次谐波电压保护。
由于发电机定子绕组的结构特点,在正常运行时会存在一定的三次谐波电压。
而当发生定子绕组单相接地故障时,三次谐波电压的分布会发生变化。
通过检测这种变化,可以实现对定子绕组单相接地故障的保护。
但是,三次谐波电压保护也有其缺点,它容易受到发电机运行工况和负荷变化的影响,可能会出现误判的情况。
为了提高保护的可靠性和灵敏度,实际应用中常常采用基波零序电压和三次谐波电压联合保护的方式。
这样可以充分发挥两种保护方法的优点,弥补各自的不足,从而更有效地检测和保护发电机定子绕组单相接地故障。
此外,还有注入式定子接地保护。
它是通过向定子绕组注入特定频率的电流信号,然后检测返回的信号来判断是否发生接地故障。
这种保护方法具有不受发电机运行工况影响、灵敏度高等优点,但设备相对复杂,成本较高。
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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5V。
2、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。