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