发电机100定子接地保护
100_定子接地保护在发电机上的应用
第35卷2007年10月云 南 电 力 技 术YUNNAN ELECTR I C POWER Vo l 35N o 5Oct 2007收稿日期:2007-04-05100%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)05-0040-021 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。
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 ）
２１ ０ ０丘
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。
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_定子接地保护测试_杨海蛟
收稿日期：2014-10-18 杨海蛟(1983-)，女，硕士，讲师。哈尔滨，150030
三次谐波定子接地保护反应中性点侧和发电机机端三 次谐波电压的相位和大小， 能反映发电机中性点向机内 20% 左右的定子绕组单相接地故障。交流接入回路图见图 2。
3U0＞3U0.op
式中，3U0——发电机系统基波零序电压； 3U0.op——基波
72
电
站
系
பைடு நூலகம்
统
工
程
2015 年第 31 卷
表 2 中分别取调整系数 K1=1，K2=0，K3=1，带入公式 K1U S 3 K 2U N 3 K 3U N 3 中可得： U S 3 U N 3 ，相当于逻辑框 图中 K=1。 2.3 图4 定子 3ω保护 TV 断线闭锁逻辑框图 另外，如果基波零序电压从发电机机端 TV 开口三角绕 组引接而不从发电机中性点 TV 引接，当发电机机端的 TV 发生一次绕组断线故障或开口三角绕组接线错误时， 容易导 致开口三角绕组出现零序电压而引起基波零序电压保护误 动作。因此，当采用这种接线时应加装接地保护用机端 TV 断线闭锁装置。逻辑框图见图 5 示。 测试过程 (1) 按表 1 接线。测试仪与保护屏接线见图 6。
U e 100 100 V 时， 3 3 3 则中性点 TV（或消弧线圈，或配电变压器）的变比，应为
(1) 当发电机机端 TV 的变比为
Ue 3 100 V（Ue——发电机额定相间电压）。
(2) 电压回路中无保险及辅助接点； 电压回路中也无多 点接地现象等，即电压回路要满足反措的要求。 中性点 TV 一次回路或机端 TV 一次的中性点应无保险， 并应可靠接地。 (3) 如果发电机中性点经消弧线圈接地， 则消弧线圈应 为欠补偿方式，并将 3U0 整定值适当提高，以防止高厂变低 压侧单相接地故障时本保护误动。
发电机定子接地保护
对于中小型发电机, 通常采用零序电压定子单相接地构成保护, 由于整定值要避开不平衡电压, 保护区一般只能达到定子绕组 的85~95%, 故在发电机中性点附近存在着死区。实现发电机定 子100%接地保护主要利用三次谐波电压或是叠加电源与零序电 压配合构成。
单相接地故障时的零序电压
•
• EA
U AD d
•
U CD
•
U d0
•
E A
•
U BD
Cf
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•
EC
•
EB
（a）电路图
• U
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(1 )
•
E
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图
发电机定子绕组单相接地时的电路图和相量图
（b）相量图
U•
BD
•
EB
•
EA
•
•
•
U
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EA
•
U d 0
1
•
(U
AD
•
U
BD
•
U
CD
)
•
E
A
3
发电机定子接地时的零序网络图
当发电机完全失去励磁时，励磁电流将逐渐衰减至零。由于发电 机的感应电势Ed随着励磁电流的减小而减小，因此，其电磁转矩 也将小于原动机的转矩，因而引起转子加速，使发电机的功角δ 增大。当δ超过静态稳定极限角时，发电机与系统失去同步。发 电机失磁后将从电力系统中吸取感性无功功率。在发电机超过同 步转速后，转子回路中将感应出频率为ff-fs（ ff此处为对应发 电机转速的频率，fs为系统的频率）的电流，此电流产生异步转 矩。当异步转矩与原动机转矩达到新的平衡时，即进入稳定的异 步运行。
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。
发电机100定子接地保护
发电机100%定子接地保护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子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：保护接入的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单相电压互感器的二次。
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。
发电机启停机和误上电保护1、300MW及以上发电机组，一般都要装设误上电保护，以防止发电机起停机时的误操作。
当发电机盘车或转子静止时发生误合闸操作，定子的电流（正序电流）在气隙产生的旋转磁场会在转子本体中感应工频或接近工频的电流，会引起转子过热而损失。
误上电保护原理是将误上电分成两个阶段。
以开机为例，第一阶段：从开机到合磁场开关。
在这期间，由于无励磁，发电机不可能进行并网操作，因此要求发电机断路器合闸和定子有电流，则必然为误上电，瞬时跳闸；第二阶段：从合磁场开关到并网。
在这期间，用阻抗元件来区分并网和误上电，误上电一般可做到0.5s内跳闸，并且误上电情况越严重，跳闸也越快。
误上电保护在发电机并网后自动退出运行，解列后自动投入运行。
外加电源方式100%定子接地保护的拒动与误动问题
外加电源方式100％定子接地保护的拒动与误动问题广州蓄能水电厂贺儒飞【摘要】本文分析了100％定子接地保护外加电源的频率对保护灵敏度的影响，及其导致100％定子接地保护拒动的原因。
此外还分析了特殊工况下，定子电流频率与100％定子接地保护误动的关系。
并针对这两种情况分别提出了解决方案。
一、外加20Hz电源方式的定子接地保护原理浅析本厂为大型蓄能发电机组，定子100％接地保护采用了外加20Hz电源的方案。
保护原理图如下：U～110V图（一）外加20Hz电源式100％定子接地保护原理图定子中性点为配电变压器接地方式。
20Hz电源经带通滤波器加于配电变压器的二次侧，通过变压器传到定子回路。
正常运行时，经发电机三相对地电容流回中性点有小量的20Hz零序电流，此电流反映到中间电流互感器的一次，最后经低通滤波器滤波和整流器整流后成为比较元件的不平衡动作电流Imeas，为了补偿这个电流，20Hz电源又经电阻Ra整流并得到一个反方向的补偿电流Icomp，调整Ra使发电机正常运行时比较元件中的电流等于或近于零，保护不动作。
但发电机发生单相接地故障时，定子回路零序阻抗大大减小，20H的零序电流骤增，使动作电流增大，此时右侧的反向补偿电流却不变，使保护动作。
二、100％保护的拒动问题2．1拒动问题的引出在每年对100％接地保护的定检中发现，100％接地保护的灵敏度呈逐步下降趋势，甚至发生拒动。
校验方法为定子中性点处对地接入一可调电阻Re（见图一），调整阻抗大小模拟接地故障的过渡电阻，记录电阻大小及测量对应的动作电流Imeas。
在Re为零的情况下，保护初安装时测量到的Imeas等于16mA，最近一次校验时Imeas只有8mA，而保护动作值整定为10mA 。
说明现在100％接地保护已经完全失去动作区，无法反映定子接地故障。
2．2拒动原因分析除了Imeas 值的降低，同时还测量到电源发生器的输出电压频率由20Hz 下降为17.66Hz ，疑频率的降低是造成Imeas 值降低的原因。
发电机定子接地保护动作原因分析及故障处理
图 ｌ中 ，ａ 为 接地 中性 点 到 故 障 点 处 绕 组 数 占全 部 电
压绕组匝数的百分数 ，相应地 ，机端到故 障点处 的绕组所
占百 分 数为 （ １ －ａ ） 。 由此可 得 接 地 故 障 发 生 时 中性 点 和机 端三 次谐 波 电压 的近似 关 系 ，即 ：
ｆ ＵＮ ３ 一ｄ Ｅ３
根据现场保护设备动作特性和测量数据 对故 障原 因做 出准确 判断。经现地检 查和 故障处理后 ， ＃２ 机 中性点
接 地 变 压 器二 次 引线 锈 蚀 松 动 故 障得 到 成 功 处理 。
关键 词 汽轮 发 电机 １ ０ ０ 定 子 接 地 保 护 三 次谐 波
０ 引 言
发 电机运行的安全可靠性是 电厂 电网系统稳定经济运 行的重要保障。伴随电厂单机容量的增大 ，发电机定子绕 组对地 电容有 所增加 ，相 应定子单 相接 地 电流也不 断增 大 ，一旦定子发 生单相 接地 故障 ，若保护 动作不 及 时可 靠 ，将威胁定子铁芯安全 ，严重时还会演变成相间或匝间
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — ０ ７ — ０ ２
ｌ Ｕ ｓ ３ ＝（ １ －ａ ） Ｅ ３
由式 （ １ ） 可 知 ，当 ａ ≤５ ０ 时 ，满 足 Ｕ ≥ 己 ， ， 即 接
地故障点越接近中性点 ，其保护动作灵敏度越高 。 目前 ，
三 次谐 波 电压 单 相接 地 保护 判 据包 含两 种 。其 常 用 的 保 护
Ｔ
Ｕ ｎ
图１ 定子 单相接地 时三相谐波 电势分布等值简化 电路
其它低 频 电源） 的 注入 式 １ ０ ０ 定 子接 地 保护 。双 频式
１ ０ ０ ％定 子 接地 保 护 主要 由基 波 零 序 电 压 保 护 和 三 次 谐 波 电压 保 护组 成 。 基 波 零序 电压保 护 主 要 保 护 定 子 绕 组 ５ 部 位 到机 端
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。
鉴定题库-继电保护工初级工试题
1.>发电机100%定子接地保护灵敏度的高低以什么量的最小值来表示?答案: 通常是以保护区内任一点发生接地故障时, 保护装置刚能动作所允许的最大过渡电阻R1,R2, ……Rn中的最小值来表示。
2.>当导体没有电流流过时, 整个导体是等电位的。
( )答案：√3.>对称三相电路Y连接时, 线电压为相电压的。
( )答案：√4.>串联电路中, 总电阻等于各电阻的倒数之和。
( )答案：×5.>电容并联时, 总电容的倒数等于各电容倒数之和。
( )答案：×6.>正弦交流电压任一瞬间所具有的数值叫瞬时值。
( )答案：√7.>线圈匝数W与其中电流I的乘积, 即WI称为磁动势。
( )答案：√8.>线圈切割相邻线圈磁通所感应出来的电动势, 称互感电动势。
( )答案：√9.>在NP结处发生多数载流子扩散运行, 少数载流子漂移运动, 结果形成了空间电荷区。
( )答案：√10.>放大器工作点偏高会发生截止失真, 偏低会发生饱和失真。
( )答案：×11.>单结晶体管当发射极与基极b1之间的电压超过峰点电压Up时, 单结晶体管导通。
( )答案：√12.>外力F将单位正电荷从负极搬到正极所做的功, 称为这个电源的电动势。
( )答案：√13.>当选择不同的电位参考点时, 各点的电位值是不同的值, 两点间的电位差是不变的。
( )14.>室内照明灯开关断开时, 开关两端电位差为0V。
( )答案：×15.>正弦交流电最大的瞬时值, 称为最大值或振幅值。
( )答案：×16.>正弦振荡器产生持续振荡的两个条件, 是振幅平衡条件和相位平衡条件。
( )答案：√17.>运算放大器有两种输入端, 即同相输入端和反相输入端。
( )答案：√18.>单相全波和桥式整流电路, 若RL中的电流相等, 组成它们的逆向电压单相全波整流比桥式整流大一倍。
发电机定子接地保护,利用零序电流及零序电压构成的定子绕组单相接地保护,100%定子绕组接地保护,
发电机定、转子接地保护原理及应用东南大学成贤学院毕业设计报告（论文）诚信承诺本人承诺所呈交的毕业设计报告（论文）及取得的成果是在导师指导下完成，引用他人成果的部分均已列出参考文献。
如论文涉及任何知识产权纠纷，本人将承担一切责任。
学生签名：日期：发电机定、转子接地保护原理及应用摘要发电机定子接地时，对发电机损坏程度与故障电流大小及持续时间有关。
采用零序电流、电压保护后，虽然保护范围最高可达90%以上，但对于大容量发电机来说，还应配置100%定子接地保护。
本文重点分析了利用零序电压和三次谐波电压特点构成的100%定子绕组接地保护。
励磁回路一点接地故障，对发电机并未造成危害，但若再相继发生第二点接地故障，则将严重威胁发电机的安全。
发电机必须装设灵敏的励磁回路一点接地保护作用于信号，以便通知值班人员采取措施。
本文从励磁回路一点接地检测装置出发，逐一分析了不同原理的一点接地保护以及各自的优缺点，提出了相应的解决方案，励磁回路两点接地故障是一种严重的故障，故障点流过相当大的短路电流，本文介绍了两种两点接地保护原理。
关键词：发电机；定子接地；转子接地；保护Generator stator and rotor earth fault protectionAbstractGenerator stator ground, the extent of damage of generators and fault current size and duration related.Zero-sequence current, voltage protection, although the scope of protection up to more than 90% and 100% stator ground fault protection, but should also be configured for large capacity generator.This paper focuses on the use of zero-sequence voltage and third harmonic voltage characteristics consisting of 100% stator winding ground fault protection.Excitation circuit is ground fault, the generator does not cause harm, but if more have occurred in the second ground fault, is a serious threat to the safety of the generator.Generator to be fitted with a sensitive point grounding protective effect of the excitation circuit in the signal, in order to inform the staff on duty to take measures.From the excitation circuit ground detection devices to analyze a different principle of grounding protection, as well as their advantages and disadvantages, the solution, the excitation circuit of two ground fault is a serious fault, the point of failure flow over a considerable large short-circuit current, this paper introduces two kinds of two-point grounding protection principle.Keywords:Generator; stator ground; rotor earth;protection目录摘要 (I)Abstract (II)目录............................................................................................................................................ I II 第一章引言 (1)1.1 选题的背景及意义 (1)1.2 课题现状及存在问题 (1)1.3 本课题主要研究方向及其方法内容 (1)第二章发电机定子接地保护 (3)2.1 概述定子接地短路 (3)2.2 反应基波零序电压的接地保护 (3)2.3利用零序电流及零序电压构成的定子绕组单相接地保护 (7)2.3.1 利用零序电流构成的定子接地保护 (7)2.3.2 利用零序电压构成的定子接地保护 (8)2.4 100%定子绕组接地保护 (9)2.4.1 中性点双频100%定子接地保护 (9)2.4.2 利用三次谐波电压构成100%定子绕组单相接地保护 (11)2.4.3 其他原理的定子100%接地保护 (15)2.4.4 大型水轮发电机定子三次谐波接地保护误动防范新方法 (16)第三章发电机转子接地保护 (21)3.1 概述转子接地短路 (21)3.2 励磁回路一点接地保护 (21)3.2.1 绝缘检查装置 (21)3.2.2 直流电桥式一点接地保护 (21)3.2.3 叠加交流电压测量励磁回路对地导纳的一点接地保护 (22)3.3 励磁回路两点接地保护 (26)3.3.1 利用电桥原理构成的励磁回路两点接地保护 (26)3.3.2 反应发电机定子电压二次谐波分量的励磁回路两点接地保护 (28)第四章课件制作 (29)4.1 多媒体应用软件简介 (29)4.2 多媒体课件制作思路 (29)4.3 多媒体课件演示 (29)第五章结束语 (30)致谢 (31)参考文献 (32)附录：外文资料翻译 (33)第一章引言1.1 选题的背景及意义发电机组是现代电力系统中重要的组成部分。
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
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发电机100%定子接地保护
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子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：
保护接入的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单相电压互感器的二次。
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。
发电机启停机和误上电保护
1、300MW及以上发电机组，一般都要装设误上电保护，以防止发电机起停机时的误操作。
当发电机盘车或转子静止时发生误合闸操作，定子的电流（正序电流）在气隙产生的旋转磁场会在转子本体中感应工频或接近工频的电流，会引起转子过热而损失。
误上电保护原理是将误上电分成两个阶段。
以开机为例，第一阶段：从开机到合磁场开关。
在这期间，由于无励磁，发电机不可能进行并网操作，因此要求发电机断路器合闸和定子有电流，则必然为误上电，瞬时跳闸；第二阶段：从合磁场开关到并网。
在这期间，用阻抗元件来区分并网和误上电，误上电一般可做到0.5s内跳闸，并且误上电情况越严重，跳闸也越快。
误上电保护在发电机并网后自动退出运行，解列后自动投入运行。
保护引入发电机三相电流和主变高压侧或者发电机侧两相电流和两相电压
2、误上电保护:发电机盘车时，未加励磁，断路器误合，造成发电机异步起动。
（2）发电机起停过程中，已加励磁，但频率低于一定值，断路器误合。
3）发电机起停过程中，已加励磁，但频率大于一定值，断路器误合或非同期。
启停机保护: 发电机启动或停机过程中，配置反应相间故障的保护和定子接地故障的保护。
由于发电机启动或停机过程中，定子电压频率很低，因此保护采用了不受频率影响的算法，保证了启停机过程中对发电机的保护。
以上的启停机保护的投入可经低频元件闭锁，也可经断路器位置辅助接点闭锁。
发电机起停过程中，已加励磁，但频率大于定值，断路器误合或非同期。
采用断路器位置接点，经控制字可以投退。
判据延时0.2s投入（考虑断路器分闸时间），延时t1退出其时间应保证跳闸过程的完成。
当发电机非同期合闸时，如果发电机断路器两侧电势相差180°附近，非同期合闸电流太大，跳闸易造成断路器损坏，此时闭锁跳断路器出口，先跳灭磁开关，当断路器电流小于定值时再动作于跳出口开关。
发电机起停过程中，已加励磁，但频率低于定值，断路器误合。
采用低频判据延时0.2s投入，频率判据延时t1返回，其时间应保证跳闸过程的完成。
1、启停机保护;
有些情况下，由于操作上的失误或其它原因使发电机在启动或停机过程中有励磁电流，而此时发电机正好存在短路或其它故障，由于此时发电机的频率低，许多保护继电器的动作特性受频率影响较大，在这样低的频率下，不能正确工作，有的灵敏度大大降低，有的则根本不能动作。
鉴于上述情况，对于在低转速下可能加励磁电压的发电机通常要装设反应定子接地故障和反应相间短路故障的保护装置。
这种保护，一般称为启停机保护。
现在一些微机保护装置都有频率自适应（跟踪）功能，保证偏离工频时，特别在发电机在开停机过程（5～65HZ），不影响保护的灵敏度。
因此没有必要再装设启停机保护，海盐力源引进美国GE公司的G60微机保护正是如此。
2、误上电保护（盘车状态下误合闸）
发电机在盘车过程中，由于出口开关误合闸，突然加上三相电压，而使发电机异步启动的情况，在国外曾多次出现过，它能在几秒钟内给机组造成损伤。
盘车中的发电机突然加电压后，电抗接近Xd''，并在启动过程中基本上不变。
计及升压变压器的电抗Xd和系统联接电抗Xs，并且在较小时，流过发电机定绕组的电流可达3～4倍额定值，定子电流所建立的旋转磁场，将在转子中产生差频电流，如果不及时切除电源，流过电流的持续时间过长，则在转子上产生的热效应I22t将超过允许值，引起转子过热而遭到损坏。
此外，突然加速，还可能因润滑油压低而使轴瓦遭受损坏。
因此，对这种突然加电压的异常运行状况，应当有相应的保护装置，以迅速切除电源。
对于这种工况，逆功率保护、失磁保护、机端全阻抗保护也能反应，但由于需要设置无延时元件；盘车状态，电压互感器和电流互感器都已退出，限制了其兼作突加电压保护的使用。
一般来说，设置专用的误合闸保护比较好，不易出现差错，维护方便。
误上电保护实现的原理多种多样，其原理大同小异，主要区别在于发电机停机状态的鉴别元件，有的用低频元件，有的用低电压元件，均辅以开关的辅助触点。
3、突加电压保护
下面仅介绍GE公司G60保护（以低电压元件作为停机鉴别元件）的突加电压保护逻辑。
该保护主要用于保护发电机在盘车或减速时发生误合闸，还可以用来作为“同期失败”保护。
低压元件和发电机离线状态的逻辑配合有“与”和“或”的逻辑可供选择（由控制字“UV or Offline”选择）。
当选择“或”逻辑时，同期失败保护投入。