100_定子接地保护在发电机上的应用
发电机定子接地保护范围
发电机定子接地保护范围摘要：一、发电机定子接地保护的概述二、发电机定子接地保护的范围三、发电机定子接地保护的工作原理四、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运行的安全性和稳定性，防止因接地故障导致的设备损坏和人身安全事故。
二、发电机定子接地保护的范围发电机定子接地保护的保护范围包括发电机定子绕组中性点及其附近范围内的接地故障。
对于定子绕组其他部分的接地故障，可以通过反应基波零序电压的保护来实现。
三、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。
基波零序电压保护可以保护定子绕组中性点及其附近95% 范围内的接地故障，而三次谐波电压保护则可以保护定子绕组机尾至机端30% 区域内的接地故障。
两者相结合，构成了100% 的发电机定子接地保护。
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动作时限通常为3 秒，三次谐波电压保护的动作时限通常为5 秒。
动作后，保护装置将触发解列灭磁，以确保发电机的安全运行。
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.确保保护装置的设置合理，以避免误动或漏动。
2.定期对保护装置进行检查和维护，以保证其正常工作。
3.在发生接地故障时，及时采取措施进行处理，以避免故障扩大。
拉西瓦电站发电机100%定子接地保护的应用
利 用基波零 序 电压 式定子 接地保 护 ， 只能 保护 到机 端 至机 内 ９ 左右 的定 子 绕组 单 相接 地 故 障． ｏ 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 等原 因 ， 能使靠 近 中性 点附 近的 都 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 匝间或 相 间短 路 ； 另一 种
１ 双 频 式定 子 接 地 保 护
１ １ 基 波 零 序 电 压 式 原 理 定 子 接 地 保 护 ．
基波零 序电压 式定 子接地保 护 ， 保护 范 围为 由机 端 至机 内 ９ ％左 右 的定 子绕 组单 相 接 地故 障． ０ 下
面以拉西 瓦电站基 波零 序过 电压保护 为例 ， 做简要介 绍 ：
收 稿 日期 ： ０ ０ ０ — １ ２１— ５ ２
作 者 简介 ： 李
斌 （９ ９ ） 男 （ 族 ） 四川 西 充 人 ， １６ 一 ， 汉 ， 青海 禹天 监 理 咨 询有 限 公 司助 理 工 程
４ ６
青海师范 大学学报 （ 自然科 学 版 ）
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的值是 中性点 的零序过 电压继 电器 的定 值 ｕ
可能是 如果又在 其他地 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
此规程 规定对 于容量大 于等于 １０ ０ ＭＷ 的 发 电机 变 压 器 组 中 的 发 电机 一 定 要 配 置 能 对 １ ０ 的 定 子 绕 ０
组发生接 地短路 的保护 ． ０ 的定子绕 组接地 短路保护 的一种 方案是用 三次谐 波 电压 和基 波零序过 电 １０ 压两种保 护联合 构成． 三次谐波 电压定 子接地保 护对于 中性点 附近 的单 相接地短 路有 很高 的灵敏度 ， 它 与基波零 序过 电压保护 正好有互 补性． 以可用 这两个保 护联合 构成 １ ０ 的定子 绕组接 地短路 保护． 所 ０
发电机100%注入式定子接地保护运行分析
发电机 100%注入式定子接地保护运行分析摘要：某电厂#2发电机首次并网前，发电机100%定子接地保护测量的接地电阻值显示正常。
在发电机并网后，发电机100%定子接地保护测量的接地电阻值随着机组功率的上升呈明显下降的趋势。
发电机100%定子接地保护跳闸段的定值为98Ω，出口方式为全停II，即跳发电机出口断路器，跳灭磁开关，关主汽门。
报警段的定值为573Ω，发报警信号。
在2#机组停机小修期间，对2#发电机100%定子接地保护的实现原理、调试方法和运行数据进行仔细研究，对设计的接线方式、设备参数和定值进行了全面复核，最终确定了2#发电机100%定子接地保护测量的接地电阻值随着机组功率的上升呈明显下降的根本原因，并制定和实施了切实有效的解决措施。
关键词：注入式接地保护、三次谐波、传变系数、放大效应一、原理简介西门子100%定子接地保护采用20Hz电压注入式原理，在发电机中性点通过发电机中性点接地变压器注入频率为20Hz、幅值约为25V的交流电压，测量该回路的电压和电流，来计算发电机定子的对地绝缘电阻值。
2#发电机首次并网前，保护A柜和C柜发电机100%定子接地保护测量的接地电阻值显示正常。
在发电机并网后，发电机100%定子接地保护测量的接地电阻值随着机组功率的上升呈明显下降的趋势，在50%功率平台已接近报警值，威胁机组的稳定运行。
二、根本原因分析和确定通过对西门子发电机100%定子接地保护的实现原理、调试方法和运行数据进行仔细研究，并组织了包括发变组保护厂家人员、设计人员、调试人员及继电保护专业人员等进行集中研讨和分析，确定100%定子接地保护接地电阻的测量值下降可能由以下原因造成：保护装置的数学模型和参数补偿方式问题和设备原因。
1、保护装置的数学模型和参数补偿方式问题在发电机并网提升功率的过程中，三次谐波电流值随发电机功率的上升呈明显增加的趋势，如下表所示。
在每个功率平台，三次谐波的值是相对稳定的。
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必要性二、发电机定子接地保护的原理与保护范围1.基波零序电压保护2.三次谐波电压保护三、发电机定子接地保护的构成与实现1.基波零序电压保护与三次谐波电压保护的结合2.采用注入式定子接地保护四、发电机定子接地保护的注意事项1.故障点电流不应超过安全电流五、发电机定子接地保护的作用与意义正文一、发电机定子接地保护的必要性发电机定子接地保护是确保电力系统安全稳定运行的重要措施之一。
在发电过程中，由于各种原因可能导致发电机定子绕组出现接地故障，如绝缘损坏、潮湿环境、操作失误等。
这些故障可能导致设备损坏、人身安全受到威胁，甚至引发火灾等严重后果。
因此，对发电机定子接地保护进行研究和实践具有重要的现实意义。
二、发电机定子接地保护的原理与保护范围发电机定子接地保护主要包括基波零序电压保护和三次谐波电压保护。
1.基波零序电压保护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接地故障进行保护。
在正常运行状态下，发电机定子绕组存在不平衡电压，包括基波和三次谐波。
当发生接地故障时，基波零序电压会出现明显变化，因此可以通过检测基波零序电压的变化来实现对中性点附近接地故障的保护。
保护范围：基波零序电压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，保护范围约占整个定子绕组的 95%。
2.三次谐波电压保护三次谐波电压保护主要针对发电机定子绕组机尾至机端 30% 区域的接地故障进行保护。
在发电机运行过程中，三次谐波电压是定子绕组接地故障的特征之一。
因此，通过检测三次谐波电压的变化，可以实现对机尾至机端 30% 区域内的接地故障的保护。
保护范围：三次谐波电压保护可以保护机尾至机端 30% 区域的定子绕组单相接地故障，保护范围约占整个定子绕组的 30%。
三、发电机定子接地保护的构成与实现为了实现 100% 的发电机定子绕组接地保护，可以将基波零序电压保护和三次谐波电压保护结合起来，形成一个完整的保护体系。
发电机定子、转子接地保护
RCS-985 发电机注入式转子接地保护
接线图
图1 双端注入式接线示意图
图2 单端注入式接线示意图
RCS-985 发电机注入式转子接地保护
注入式转子接地保护原理
发电机正常运行时转子绕组回路对地（大轴）是绝缘的，发生转子 绕组接地故障后，对地绝缘被破坏。为此，通过在发电机转子绕组两端 （如图3 所示）或一端（如图4 所示）注入方波信号电源，可区分正常 运行和接地故障。正常运行时发电机由注入电源引起的对地泄漏电流几 乎为零；转子绕组接地故障时，此电流明显地发生改变，通过检测该电 流的变化，可实时计算转子一点接地电阻及一点接地位置。这种原理既 能在100%范围内测量转子接地故障，同时也能反映转子绕组绝缘下降 ，起到对绝缘老化监视的作用。
RCS-985 发电机注入式定子接地保护
保护原理
RCS-985 发电机注入式定子接地保护
保护原理
RCS-985 发电机注入式定子接地保护
保护原理
注入式定子 接地保护出 口逻辑
RCS-985 发电机注入式定子接地保护
定值整定原则
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：
RCS-985 发电机注入式转子接地保护
注入式转子接地保护原理
图3 双端注入式保护方案
图4 单端注入式保护方案
RCS-985 发电机注入式转子接地保护
注入式转子接地保护原理
注入式转子接地保护分为两种原理，双端注入式原理和单独注入式原理。其中双 端注入式原理较有代表性，以此为例阐述注入式转子接地保护原理，其等效原理图如 图3 所示：
RCS-985 发电机注入式定子接地保护
组屏
RCS-985 发电机注入式定子接地保护
发电机100%定子接地保护误动作分析
有 效 值 比值 ， Ｋ， 系数 ， Ｋ，
为 并 网 前 三 次 谐 波 比 率 判 据 比 例
为 并 网 后 三 次 谐 波 比 率 判 据 比例 系 数 ；
（ ） 三 次 谐 波 保 护 报 警 投 入 ” 置 １．０ ％ 定 子 接 地 ２“ １０ 保 护 动 作 于 报警 ；３ “ 次 谐 波 保 护跳 闸投 入 ” （）三 置
并 对 原 来 的 设 计 方 案 进 行 优 化 ，对 优 化 后 的 方 案 进 行 了 调 试 。结 果 表 明优 化 后 的 方 案 较 好 地 解 决 了问 题 ．
满 足 了机 组 并 网前 后 １０ ０ ％定 子接 地 保 护 的要 求 关 键 词 ：定 子 接 地 ；设 计 方 案 ：６ ０ ０ ＭＷ 机组 中 图分 类 号 ：Ｔ ７ Ｍ７ ２ 文 献 标 识 码 ：Ｂ 文章 编 号 ：１０ ．６ ９ ２ ０ ）５０ ６ ．４ ０ ４９ ４ （０ ７０ ． ７０ ０
维普资讯
第４ ０卷第 ５期 年５月
中 国 电 力
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发电机定子接地保护原理及应用
发电机定子接地保护原理及应用摘要：发电机作为电力系统最重要的运行设备之一，保证发电机的安全稳定运行是电力系统继电保护的最重要的任务。
发电机定子接地保护，作为发电机保护中相当重要的一员，应该引起我们继电保护人员的足够重视。
本文详细分析了目前国内常见的几种发电机定子接地保护原理，在实际生产运行中，应根据系统接线及运行方式，决定保护接线，选择合适的定值整定和跳闸方式以及发信方式，保证发电机组安全稳定运行。
关键词：发电机定子接地原理应用正文：发电机是电力系统中最重要的设备之一，根据安全的要求，发电机的外壳是接地的，因此，定子绕组因绝缘破坏而引起的单相接地故障比较普遍。
发生定子单相接地后，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，当接地电流比较大，能在故障点引起电弧时，将使绕组和定子铁芯烧坏，并且也容易发展成危害更大的定子绕组相间或匝间短路，因此，应装设发电机定子绕组单相接地保护。
目前，发电机定子接地保护已经有很多不同的保护原理，包括利用零序电流构成的定子接地保护，利用基波零序电压构成的定子接地保护，利用基波零序电压和三次谐波电压构成的100%定子接地保护，以及利用附加电源构成100%的定子接地保护，本文将一一介绍各个保护的保护原理。
发电机定子单相接地的特点首先，我们先来了解一下发电机发生单相接地故障时，发电机两侧的故障电压故障电流的分布情况。
现代的发电机，其中性点一般为不接地或经消弧线圈接地（或者通过接地变压器接地）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改变。
如图1（a）所示，假设A相接地发生在定子绕组距中性点a处，a表示出中性点到故障点的绕组占全部绕组的百分数，故障点各相电动势为，，,则发电机中性点电位将发生位移，产生零序电压，如图1（b）。
图中，C0G为发电机每相的对地电容，C01为发电机意外电压网络每相对地的等效电容。
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。
发电机定子接地保护
发电机定子接地保护一发电机定子接地保护存在的问题目前，发电机定子接地保护的种类很多：有叠加电源式、注入电流式、零序电压式、零序电流式（采用套在发电机机端三相出线上的零序TA，提供零序电流）及双频式等等。
除了零序电流式及绝对值比较式3ω定子接地保护之外，其他定子接地保护均存在一个共同的问题：当发电机连接元件（例如，发电机母线、厂高变高压侧、主变低压侧）上发生单相接地时，接地保护均要动作。
这样，当用于主接线为扩大单元的发电机或几台公用母线的发电机上时，将失去选择性。
二提高双频式100%定子接地保护动作可靠性措施所谓双频式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。
基波零序电压式定子接地保护，主要保护由机端向机内80～85%定子绕组的接地故障；三次谐波电压式定子接地保护，主要保护由发电机中性点向机内15～20%定子绕组的接地故障。
本节主要介绍提高3ω定子接地保护动作可靠性的措施。
目前，国内生产及运行3ω定子接地保护的构成有两类：一是绝对值比较式，另一是幅值、相位比较式。
前者只保护发电机中性点附近定子绕组的接地故障；而后者除保护发电机中性点附近定子绕组的接地故障之外，尚能保护机端附近的定子绕组接地故障。
分析及运行实践证明，为提高3ω定子接地保护的动作可靠性，应采取以下措施：1 交流输入回路不应装设熔断器及TV刀闸的辅助接点。
3ω定子接地保护是按比较机端及中性点三次谐波电压的大小、或大小及相位原理构成的。
当由于保险的熔断或刀闸辅助接点接触不良而失去机端或中性点三次谐波电压时，将致使3ω保护拒动或误动。
为此，要求机端TV三次输出回路及中性点TV（或配电变压器、或消弧线圈）二次输出回路不允许设置保险，也不允许串接隔离刀闸的辅助接点或其他接点。
另外，在中性点TV的一次回路中，也不应装设保险。
2 机端TV的三次回路及中性点TV（或配电变压器、或消弧线圈）的二次回路应满足“反措”要求为提高3ω定子接地保护的动作灵敏度，其无制动时的动作电压很小。
大型发电机定子和转子的灵敏接地保护技术2006
大型发电机组定子和转子的灵敏接地保护技术Dr. Hans-Joachim Herrmann1高迪军2(1 西门子股份公司输配电集团能源自动化部，德国纽伦堡；2 西门子电力自动化有限公司产品经理，南京 211100)【摘要】大型发电厂都设计成发电机-变压器单元组的接线方式，发电机中性点不接地或者通过高阻接地。
发电机发生单相对地故障-定子接地的可能性，远远高于其它的故障类型。
发电机保护装置的一个重要任务就是要探测这种类型的故障。
本篇文章将关注发电机的定子接地故障保护，重点介绍覆盖100%定子绕组范围的注入式保护原理。
由于发电机的转子回路与地之间完全电气隔离，因此转子回路发生一点接地故障只产生很小的接地电流，不会损坏转子。
如果接着在励磁回路的另外一点发生了接地故障，那么故障电流就会流经受影响的转子绕组。
大型发电机的励磁电流很大，因此转子绕组的两点接地将会严重损坏转子和励磁机。
如果转子的大部分绕组发生短路，畸变的磁场产生很大的机械力矩，造成一端受力强烈而另一端受力微小，结果将导致在转子本体上产生严重的受力不均衡。
如果是大型发电机，机械力将达到50-100吨。
这会导致转子产生强烈的振动从而损坏轴承，甚至导致转子错位而损伤到定子绕组。
因此，发电机的转子接地保护应该设计得尽可能地灵敏。
【关键词】定子接地故障保护 100% 保护范围外加20Hz低频交流电压注入方法转子接地故障保护灵敏度微机保护1. 定子接地故障保护1.1 定子接地保护基础图 1 标示的是发电机-变压器单元组接线的典型一次图，其中包括发电机、升压变压器和厂用变压器。
根据不同的电厂运行要求，有时候在发电机的出口会设置断路器。
可能会发生定子接地故障的区域包含在图 1 的圆圈范围内。
经常发生的暂态过电压引起绝缘老化，使得定子接地故障主要发生在发电机机端侧。
某些机械问题也可能引起绝缘破坏，从而发生接地故障。
接地故障点可能位于定子绕组的任一位置，有时候甚至会在发电机中性点附近发生接地故障。
发电机定子接地保护定值的整定配合分析
发电机定子接地保护定值的整定配合分析前言：发电机定子接地故障是发电机运行中常见的故障，一旦发电机发生单相接地故障，故障点与定子绕组间会产生电容电流和过电压，可能导致绕组等绝缘破坏，危害发电机设备和影响发电机组及系统安全运行。
本文对发电机定子接地保护配置分析和南方A电厂发变组保护改造后发电机定子接地保护定值的整定配合分析。
国内标准中发电机定子绕组接地故障电流允许值如下表：表（1）发电机组在实际运行中，当定子绕组接地故障电流小于允许值时，定子接地保护会动作于发信号，电厂可申请平稳地停机后，组织相关人员处理故障。
而当故障电流大于允许值时，定子接地保护经短延时后动作于跳闸。
为了发电机组的安全运行和发电机设备安全，配置发电机定子接地保护是一种有效的方法。
由此显得发电机定子接地保护相关定值的正确整定配合尤为重要。
根据《南方电网大型发电机及发变组保护技术规范QCSG110033-2012》，发电机组定子接地保护应装设保护区为100%的定子接地保护作为发电机定子绕组单相接地故障保护。
双频分离式100％定子接地保护由反应近机端侧单相接地的基波零序过电压保护和反应近中性点侧单相接地的三次谐波过电压保护两部分组成。
南方A电厂采用发变组单元接线，发电机与主变压器之间不设置发电机出口断路器，发电机中性点经接地变压器接地，主变高压侧接地方式采用直接接地或者经间隙接地，低压侧为不接地系统。
主接线图如图（1）：图（1）#1发电机采用东方电机厂生产的型号为QFSN-330-2-20B，额定功率为330MW。
#1主变采用衡阳特变电工生产的型号为SFP10-407000/220，额定容量为407kVA。
1.发电机定子接地保护基波零序电压整定。
#1发变组保护改造后发电机保护采用南瑞生产的PCS-985B系列的双套保护装置。
配置的发电机定子接地保护中，基波零序电压保护发电机 85～95％的定子绕组单相接地。
保护动作逻辑如图（2）。
图（2）定子接地保护由接于发电机中性点电阻上的过压元件实现的，希望保护95%的定子绕组。
一起定子接地保护三次谐波电压差动报警事件分析
一起定子接地保护三次谐波电压差动报警事件分析发布时间：2023-01-30T08:54:49.767Z 来源：《中国电业与能源》2022年8月16期作者：刘大裕[导读] 某电厂2号机正常运行时，发电机保护B柜（南瑞PCS-985G）“三次谐波电压差动”定子接地保护报警。
刘大裕大唐华银攸县能源有限公司，湖南攸县，412300摘要：某电厂2号机正常运行时，发电机保护B柜（南瑞PCS-985G）“三次谐波电压差动”定子接地保护报警。
由于100%定子接地保护由基波零序电压定子接地保护和三次谐波电压定子接地保护组成，三次谐波电压定子接地保护主要反映中性点25%左右的定子接地，而国内部分电厂发生过“三次谐波电压差动”定子接地保护误报警情况，本文通过现场的实际检查与分析，展开对保护报警原因的探讨。
关键词：继电保护；三次谐波电压差动；定子接地保护引言定子绕组接地是发电机运行中常见的一种故障形式，发电机定子接地保护作为反应发电机定子单相接地故障的保护，该保护通常由两个保护组成：基波零序电压定子接地保护，保护发电机85—95%定子绕组单相接地；和三次谐波电压定子接地保护，保护发电机中性点25%左右的定子接地。
上述两个保护区间叠加构成100%定子接地保护，从而保护发电机定子绕组全区间。
1故障现象2020年6月20日05点43分，2号机组并网，2号机组运行正常。
6月20日12:50:32.594，2号机电气保护室内2号发电机保护B柜定子接地报警，报警内容为“三次谐波电压差动报警”，13:01:05.884报警自动消除。
报警时刻2号发电机保护B柜装置采样：机端零序电压2.15V，中性点零序电压启停机3.2V，机端三次谐波0.86V，中性点三次谐波3.35V，三次谐波差电压2.51V。
从装置采样及故障录波波形来看，报警前后机端三相电压、中性点电压值基本保持不变，机端零序电压值存在少许波动。
该发电机为哈尔滨电机有限责任公司QFSN-630-2YHG型汽轮发电机，额定功率630MW，额定电压20kV，双星型接线，发电机经升压变压器接于500kV系统。
尼尔基发电厂定子接地保护研究
尼尔基发电厂定子接地保护研究周金龙(嫩江尼尔基水利水电有限责任公司，黑龙江齐齐哈尔161000)摘要：100％定子接地保护对单元接线的机组比较适用，但对于扩大单元接线的方式，2台或是3台发电机共同接于一条母线时，由于发电机之间的交流阻抗较小，趋近于O，由3／)0和3∞组成的100％定子接地保护缺乏选择性。
结合尼尔基发电厂的实际情况分析了目前100％定子接地保护在扩大单元接线的机组中存在的问题，并介绍了具有选择性的定子单相接地保护。
关键词：扩大单元；行波电流；定子接地；保护St at or G r oun di ng P r ot ec t i on St u dy of G ener at ors f or N i e r j i H yd r opow er Pl a ntZho u Ji nl ong(N enj i a ng N i er j i W at er and H ydr opow er Co．，lad．，Q iqi har H e i l ongi i ang161000)A bs t r a ct：The100％st at or gr oundi ng pr ot e ct i on c om posi ng by3U o and t he3∞i s sui t ed f or t he uni t connect i on ofgen er at or—t r ans f or m er,a nd Jac ks s el ect i vi t y f or t he exp and ed unit co nnec t i o n of t w o or t hr ee gener at or s t o one t r a nsf o r m er as t he al t er nat i ng-cur r e nt i m pe da nce bet w e en gen er at o r s C L O SE S t o ze r o．The gen er at o r s i n N i erj i H ydr opow er P l ant adopt e x pa n ded uni tconn ect i on．ar i d t he def e ct s of t he100％s t a t or gr oundi ng prot ect ion肿analyzed a nd t he si ng l e—ph ase s t a tor gr oundi ng pr ot ect i on w i t h s el ect i vi t y i s pr oposed．K e y W or ds：expanded uni t co nne ct i o n；t r a vel i ng-w av e cur r ent；s t at or gr ou ndi ng；pr ot ect i on中图分类号：TM772(235)，文献标识码：A文’章编号：0559—9342(2010)08-0076-02尼尔基水电站装机4X62．5M W．发变组采用扩大单元接线方式。
发电机注入式定子接地保护的整定
发电机注入式定子接地保护的整定发布时间：2021-11-08T03:35:08.802Z 来源：《中国电业》2021年第17期作者：张昱[导读] 注入式定子接地保护可以保护发电机100％定子绕组，具有灵敏度在整个定子绕组范围内保持不变，且不受故障点位置、机组运行工况等因素的影响张昱（华东电力设计院上海市武宁路409号 200063）摘要：注入式定子接地保护可以保护发电机100％定子绕组，具有灵敏度在整个定子绕组范围内保持不变，且不受故障点位置、机组运行工况等因素的影响；在起停机过程中也能持续地监视定子回路绝缘状态等优点，在火电和核电机组中应用广泛。
本文以北京四方的CSC-300数字式发电机保护装置为例，简述其注入式定子接地保护装置应用在某核电机组时的应用和参数整定。
关键词：注入式定子接地保护；整定；1 注入式定子接地保护的原理根据GB/T 14285-2006《继电保护和安全自动装置技术规程》要求，对100MW及以上的发电机，应装设保护区为100%的定子接地保护。
目前大型发电机常采用基波零序过电压保护+三次谐波电压单相接地保护；基波零序过电压保护+注入式定子接地保护这种不同原理的双套保护构成100%定子接地保护。
注入式定子接地保护通过外加电源向发电机定子绕组中注入幅值很低的20Hz低频交流信号，并采集测量20Hz电压信号和流过发电机接地变压器的20Hz电流。
在发电机定子绕组绝缘正常情况下，注入电流主要为电容电流，当发生接地故障后，注入电流出现电阻性电流。
保护装置通过20Hz电压和20Hz电流计算发电机定子绕组对地绝缘电阻，监视定子绕组的对地绝缘状况，可以检测定子回路的接地故障。
注入式低频定子接地保护动作有以下特点：1)保护范围为100%的定子绕组单相接地，包括发电机中性点，无保护死区2)整个定子绕组各点具有相同的动作灵敏度，不受接地位置影响。
3)当定子绕组对地绝缘电阻下降至报警定值时，发报警信号，所以能监视定子绕组对地绝缘的缓慢老化。
浅谈拉西瓦电站发电机100%定子接地保护的应用
廛题抖夔浅谈拉西瓦电站发电机100％定子接地保护的应用刘言冬丁宏滨(黄河电力检修工程有限公司，青海拉西瓦811700)脯要】发电机定子绕组或机端联系元件的单相接她赦障发生的几率很高。
大型发电机组定予绕组外层绝缘耐压贮备系数较小，随着定子绕组的单相接地，非接她相对地电压升高(最大升高倍)，很容易发展戍相间短路故障。
因此，加强定予绕纽单相接她稞护非常必要。
瞎罐词】100％定子接地；零序电压；三次谐波电压；外加20Hj撒颜发电机定子绕组或机端联系元件的单相接地故障发生的几率很高。
大型发电机组定子绕组外层绝缘耐压贮备系数较小，随着定子绕组的单相接地，非接地相对地电压升高(最大升高、／丁倍)，很容易发展成相间短路故障。
因此，加强定子绕组单相接地保护非常必要。
定子接地保护的配置必需双重化，不同原理构成的定子接地保护双重化更具合理性和可靠性。
鉴于拉西瓦水电站机组经配电变压器高阻接地，且对地电容大，故装设双频式定子接地保护(基波零序电匿式原理定子接地保护三次谐波电压式原理定子接地保护)和注入20H z电源式定子接地保护构成互补型定子接地保护。
1双频式定子接地保护1．1基波零序电压式原理定予接地保护基波零序电压式定子接地保护，保护范围为由机端至机内90％左右的定子绕组单相接地故障。
I广1L一圈1零亭电压式定子接地保护嫂媾框图动作方程为：f f×k。
(式1)式中巩为发电机中性点处的零序电压，即中性点电压互感器W．的的二次电压。
M。
为发电机灵敏段中性点琴序过电压继电器的定值。
按躲过实测的基波不平衡电压整定，该值—般为5～10vo如果保护动作于信号，保护按式，的动作方程工作。
如果保护动作于跳闸则保护除要满足式J外还需满足机端琴序电压判据：U茄￡，a。
nf f l-(式2)式中以为发电机机端处的琴序电压，即机端电压互感器的7y，开口三角电压。
式2中不等式右侧的值是中性点的零序过电压继电器的定值儿折算到机端的琴序过电压继电器的定值，该值保护装置已自动设置好。
发电机注入式定子接地保护的原理及试验
发电机注入式定子接地保护的原理及试验摘要：大型发电机100%定子接地保护为双重化配置，且为两种不同的保护原理，第一种采用基波加三次谐波定子接地保护，第二种为注入式定子接地保护，本文介绍了注入式定子接地保护的工作原理，并介绍了该保护的调试试验方法，为同行电厂及后续机组的调试、维护提供参考。
关键词：发电机定子接地保护；注入式；继电保护；原理；调试；前言定子接地是发电机故障中常见的一种故障，我厂定子接地保护通过基波零序电压加3次谐波电压、注入式定子接地保护实现双重化配置，其中注入式定子接地保护有不受机组运行方式的影响、与故障接地位置无关、灵敏度在整个定子范围内一致、不受机组工况影响等诸多优点。
本文详细介绍了发电机注入式定子接地保护的动作原理，总结机组调试经验，给出该保护定值整定计算及现场调试方法。
1.发电机注入式定子接地保护的原理1.1发电机注入式接地保护配置方案我厂配置的发电机注入式定子接地保护装置由南京南瑞继保工程有限公司设计生产，注入式辅助电源装置型号为RCS-985U，由方波电源、带通滤波器、电阻分压器3部分组成。
RCS-985U 装置配合RCS-985G发变组保护装置构成注入式定子接地保护。
RCS-985U产生20Hz低频电压信号，该信号经中性点接地变压器注入到发电机定子绕组中，当发电机定子绕组发生接地时，保护装置检测到注入的电压、电流信号发生变化，通过计算低频电压、电流信号之间的关系，可准确计算出接地故障电阻的阻值。
注入式定子接地保护接线原理图如图1所示。
如图1所示，RCS-985U运行后，RCS-985G发电机保护装置将检测到IG0和UG0，通过计算得出定子对地电阻值。
1.2保护原理当发电机定子绕组对地绝缘正常时，注入到定子绕组的低频电流主要是流过定子绕组对地电容的容性电流，当对地绝缘老化或出现接地故障，注入的电流将流过接地故障点（图2中箭头所示），出现一部分电阻性电流。
图2中，US为注入式电源电压，ULF0为注入的20 Hz 零序电压，ILF0为注入的20Hz零序电流，Rin为等效电源内阻，Rn为变压器负载电阻，CΣ为发电机定子绕组侧系统对地电容（一相），RE为单相接地故障电阻。
汽轮发电机100%定子接地保护和转子接地保护
是 其 灵敏 度不 够 。 以 上 所 说 的发 电机 定 子 接 地 保 护 都 是 借 助 于 发 电机 本 身 的 电气 量 ，如 电压 、 电流 等 来 进 行 定 子 接 地 情 况 的 判别 。 由 于 发 电机 本 身 的这 些 电气 量 只有 在一 定 的运 行 状 态 下 才 产 生 ，所 以在 发 电
ｒ ｕ ｎ ｙ ｄａ ｑ ａ ｖ ｏ ａ ｅ ｎｅ ｔ ｎ ｔｏ ｅ ｅ ｕ ｎ ｙａ ｒ ｕ ｅ ｔ ｒ ｕｔ ｒｔ ｔ ｎｏ ｒ ｉｅ ｎ ｒｔ ． ｆ ｑ ｅ ｃ ｎ ｓ ｕ ｅ ａｅｖｌ ｇ ｊｅ ｏ ￣ ｗ ｒｒｑ ｅ ｃ ｒ ｉｔ ｄ ｃ ｄ ｒ ｏ ｒ ａｔ ｆ ｌｐ ｏ ｃ ｏ ｆｕｂｎ ｅ ｅａ ｒ ｅ ａ ｒ ｗ ｔ ｉ ｉ ａｌ ｆ ｅｎ ｏ ｏ ｆ ｒｏｅ ｈａ ｅ ｉ ｔ ｇ ｏ
故对 发 电机 一变 压 器 组 接 线 方 式 的 中 、大 型 汽 轮
发 电机的 １０ ０ ％定子接地保护 ，一般都采用零序 电
压 保 护 和 三次 谐 波 电压 保 护组 合 方 式 来 实 现 。这 种 保 护 方 案 已在 国 内外 获得 广泛 应 用 ，不 足 之 处
国 内通 常采 ห้องสมุดไป่ตู้ 以下 方式 实现 ： （） 零序 电压 （ １ 机端 零序 电压 ３ ０ ／ 中性 点 Ｕ或 和 零序 电压 ３ ） 护 。但 是 由于 在 发 电机 中性点 处 保
发 电机 是 电 力 系 统 最 为 重 要 的组 成 部 分 ，发
由于零序 电压保护只能检测到发 电机机端到
尾 部 ８ ％ ９ ％的 范 围 内 的接 地 故 障 ，且 故 障 点 ５ ５ 越 靠 近 机端 保 护 灵 敏 度越 高 ；而 三 次 谐 波 电压 保
发电机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。
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第35卷2007年10月云 南 电 力 技 术YUNNAN ELECTR I C POWER Vo l 35N o 5
Oct 2007
收稿日期:2007-04-05
100%定子接地保护在发电机上的应用
李月梅
(云南电力试验研究院(集团)有限公司电力研究院,云南 昆明 650051)
摘要:通过对大型发电机组100%定子接地保护的原理、作用进行介绍,比较发电机不同中性点接地方式下故障量的特点,进而分析保护的配合情况,并通过现场试验工作中的经验,提出应注意的问题。
关键词:100%定子接地保护 发电机 中性点 三次谐波
中图分类号:TM772 文献标识码:B 文章编号:1006-7345(2007)05-0040-02
1 前言
由发电机三次谐波电压元件和基波零序电压元件构成的100%发电机定子接地保护在国内外已获得广泛应用。
现场运行情况表明,基波零序电压保护适用于任何型式的发电机,装置简单,保护性能可靠,保护发电机定子绕组范围的85%~95%(从发电机机端开始),而剩下的5%~15%的部分(位于发电机中性点附近)则要靠三次谐波电压型定子接地保护动作来消除。
近年来,随着继电保护技术和静态继电器的广泛应用,三次谐波电压型定子接地保护在理论和实践上都已成熟。
2 100%定子接地保护原理
100%定子接地保护由两部分构成,一部分为基波零序电压保护,另一部分为三次谐波电压定子接地保护。
三次谐波电压型定子接地保护是利用发电机中性点和出线端的三次谐波电压在正常和接地故障时的特点构成的。
正常运行时,发电机中性点的三次谐波电压Un 比出线端的三次谐波电压U s 大;而在发电机定子绕组中性点及其附近范围内发生接地故障时,出线端的三次谐波电压U s 比发电机中性点的三次谐波电压U n 大。
利用其变化的特点,使发电机出口的三次谐波电压U s 作为动作量,中性点的三次谐波电压U n 为制动量,利用绝对值比较原理,当发电机出口三次谐波电压U s 大于中性点的三次谐波电压Un 时,继电器动作。
目前,100%定子接地保护广泛应用在各种大型发电机组上,在云南电网大型水轮发电机组和汽轮发电机组采取不同的中性点接地方式,定子绕组发生接地故障时故障量表现出不同的特点。
3 接地方式与定子接地保护的配合
3 1 水轮发电机
云南电网大型水轮发电机中性点普遍采用经消弧线圈(欠补偿)接地方式,这是由于随着机组容量增大,三相对地电容也相应增大,单相接地故障时发电机三相对地电容电流Ic 可能超过允许值,这种情况更多地出现在大型水轮发电机上,中性点采用经消弧线圈接地方式,当发生单相接地故障时,消弧线圈的电感电流I L 部分补偿了发电机的电容电流Ic ,使单相接地故障电流If=Ic -I L 小于允许值,定子铁芯不致严重烧伤。
在这样的中性点接地方式下,由于单相接地故障电流较小,当三次谐波定子接地保护动作后,不必立即保护跳闸,而采取保护发信方式,运行人员收到告警信号后在向上级调度部门报告的同时及时转移负荷,快速平稳停机检修,以避免机组跳闸对系统的冲击,同时这种处理方式也保护了发电机不会受到暂态过电压的威胁,因此没有引发相间或匝间短路的可能性。
3 2 汽轮发电机
大型汽轮发电机多采用经配电变压器高阻接地方式。
采用这种接地方式,当发生定子接地故障时,故障电流较中性点经消弧线圈接地时的故障电流要大,因此保护出口压板一般要求投在跳闸位置上,定子接地保护动作立即出口跳闸,然
40
第35卷100%定子接地保护在发电机上的应用2007年第5期
而随之而来频率将大幅偏离额定频率,可能产生严重的动态过程,继而引发相间或匝间短路。
另一个值得注意的问题是,三次谐波电压定子接地保护由于整定分析与实际运行情况有一定差异,因此在实际运行过程中可能会发生误动,所以应跟据各电厂的实际情况来选择三次谐波电压定子接地保护出口是投信号还是跳闸。
4 动作判据及试验方法
4 1 基波零序电压保护
过电压继电器的动作电压Udz=K rel Ubp
式中,U bp为零序不平衡电压,按躲过以下不平衡电压整定:
1)主变高压侧发生接地故障时,高压侧基波零序电压经主变高低压绕组间的耦合电容传递到发电机机端,使机端产生的不平衡零序电压;
2)发电机本身的零序不平衡基波电压。
K re l为可靠系数,取值范围为1 15~1 30。
基波零序电压保护试验方法简单,只需加零序电压使保护可靠动作即可。
4 2 三次谐波电压定子接地保护
云南电网大型机组保护配置较多的是:南瑞RCS-985、南自厂DGT-801发变组保护。
下面以RCS-985发变组保护中配置的三次谐波定子接地保护判据来说明在试验和开机过程中应注意的问题。
保护动作判据有两种:
判据1 比率判据U s/Un>K
其中:U s为机端三次谐波电压,取自机端开口三角零序电压,Un为中性点侧三次谐波电压,取自发电机中性点电压互感器,K为三次谐波电压比值整定值,一般整定为1 2。
根据判据1可以整定控制字作用于跳闸(跳闸条件还需要满足:机端正序电压大于0 5倍额定且机端三次谐波电压大于0 3V)。
需要注意的是,使用该判据的保护在开机时应测量正常运行时不同负荷情况下的U s和Un的大小(切忌将基波混入其中一起测量),计算Us/Un的值,以验证定值K的取值是否合适。
判据2 电压差动判据∣U s-K*t Un∣>Kre *Un
式中左侧三个量均为复数向量。
K t为自动跟踪调整系数向量,K re为三次谐波差动比率定值(一般整定为0 5)。
根据判断2在机组并网且负荷电流大于0 2倍额定电流后自动投入,只能动作于告警(动作条件还包括:机组已经并网和机端正序电压大于0 85倍额定且机端三次谐波电压大于0 3V)。
判据2的实现更复杂一些,为了避免误动,厂家增设了突变量判据,所以试验时做法上有一定技巧,具体如下:先加量满足除了三次谐波电压之外的判据,再在机端、中性点同时加入三次谐波电压使差压为零,延时10秒后,判据自动投入,此时再减小机端的三次谐波电压使判据动作。
实例:机端、中性点同时加入反相的三次谐波电压1 5V,20秒后将中性点的三次谐波电压突降至0 3V,保护动作。
三次谐波电压定子接地保护试验时除了对保护装置做仔细检查外,还应对保护回路重点检查,特别注意检查中性点侧电压回路,在现场试验时我们曾遇到过这样的情况:中性点侧电压互感器虽然推入箱柜中,但触头却未接通;还遇到过中性点侧一次隔离开关未合上。
以上情况都会导致失去制动量U n,三次谐波定子接地保护误动。
5 结论
1)发电机采用不同的中性点接地方式使得定子绕组单相接地时故障电流有不同的特点,因此100%定子接地保护的使用应根据现场的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100%定子接地保护准确而可靠地动作。
2)由于该保护的判据中机端三次谐波电压U s和中性点侧三次谐波电压Un在发电机正常运行时均为变量,因此现场试验时有必要进行仔细的现场分析和测试,对保护进一步调整,以达到最佳运行工况。
参考文献
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41。