电气培训课件-发电机定子接地保护
发电机保护PPT课件
（一）发电机的失磁运行及其影响
对发电机的危害：
（1）转子绕组出现差频电流，引起绕组发热 （2）异步运行后，发电机的等效电抗降低，从系统中吸收的 无功增加，使定子绕组过热 （3）对大型直接冷却式汽轮发电机，其转矩和有功将发生剧 烈摆动。这种影响对水轮发电机更为严重，直接威胁机组安全 （4）定子端部漏磁增强，使端部的部件和端部铁芯过热
（一）发电机定子绕组单相接地的特点
TA0
Ik0
U 0
I0G C0G
I0l
C0l
发电机定子绕组单相接地时的零序等效网络
3I0G j3 E A C0G 3I0l j3 E A C0l 3Ik0 j3 E A (C0G C0l ) j3C0 E A
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三、发电机定子绕组单相接地保护
I2* a b
t1 3 ~ 5s t2 5 ~ 10s
跳闸 信号
0.5 0.1
04
c d
10
400
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e t (s)
四、发电机的负序电流保护
（三）负序反时限过电流保护 I 2*
保护动作特性
A
t
I
2 2*
t
或 I22*t A t
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四、发电机的负序电流保护
（三）负序反时限过电流保护
Q
1、保护原理：逆功率保护反
动
应
作 区 Pset
P
发电机从系统吸收有功功率
P Pset
的大小；
P的正方向指向系统母线；
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（二）、低频累加保护
低频运行
气轮机叶片疲劳损伤
使叶片断裂造成故障
保护原理：保护通过4个定值f1,f2,f3,f4将频率范围分 为4个频率段，并且f1>f2>f3>f4。
3.发电机定子一点接地培训讲义
2）反应基波零序电压的定子接地保护。带有三次谐波滤过器（消谐装
置），反应基波零序电压的定子接地保护动作电压取 5~10V ，保护范围可达 90%~95%，死区为5%~10%。
3）带有制动量的反应基波零序电压的定子接地保护：高压系统中性点不
直接接地，为防止高压侧发生接地故障而误动，因此，装设以高压侧零序电压
1.定子接地按接地时间长短可分为：瞬时接地、断续接地 和永久接地； 2.按接地范围可分为：内部接地和外部接地； 3.按接地性质可分为：金属性接地、电弧接地和电阻接地； 4.按接地原因可分为：真接地和假接地。
二、形成
1.发电机一次连接系统发生一点接地（包括：定子及其引出线、10KV母线、 PT、主变、厂变等），引起发电机相电压不平衡； 2.发电机一次连接系统外部故障，包括110KV系统及400V厂用侧故障，引起
三、危害
单相绕组接地主要危险是故障点电弧灼伤铁芯，使修复工作复杂化，而且电容 电流越大，持续时间越长，对铁芯的损害越严重。另外，单相接地故障会进一 步发展为匝间短路或相间短路，出现巨大的短路电流，造成发电机严重损坏。
四、保护配置
基波零序电压和利用三次谐波电压构成的100%定子接地保护原理 1.反应基波零序电压的接地保护。零序电压取自发电机中性点电压互感器 的电压或消弧线圈的二次电压或机端三相电压互感器的开口三角绕组。
为制动量、以发电机零序电压为动作量的基波零序电压型定子接地保护，也可 采用高压侧零序电压闭锁的方式。
4）保护装置的动作时间。动作时间一般取1.5S，作用于信号。当高压系 统中性点为直接接地方式时，保护装置的动作时间大于变压器高压侧接地保护
发电机定子接地保护原理
发电机定子接地保护原理发电机定子接地保护是指在发电机定子绕组出现接地故障时，为避免电流过大导致绕组烧损，需要对接地电流进行快速检测和处理的保护机制。
发电机定子接地保护的核心是保障发电机定子的安全运行，防止发生灾害事故。
发电机定子接地保护原理主要采用电流-时间保护原理，即当发电机定子出现电气故障时，会产生接地电流，接地电流超过保护设备设定的动作值时会发出警报，同时开始计时，当计时器时间达到设定时间时，保护设备就会动作，以切断故障电路，保护发电机定子绕组。
在发电机定子接地保护中，“动作值”和“设定时间”是两个关键的参数。
动作值的设定需要考虑发电机定子绕组的额定电流和绝缘强度，以确保在故障电流超过其额定值时能够及时发出警报并采取保护措施。
设定时间的选择需要综合考虑设备响应速度和故障电流的变化情况，以确保在必要时及时切断故障电路，保护设备和人员的安全。
发电机定子接地保护的实现需要用到一系列技术手段。
其中最常用的是差动保护和零序保护。
差动保护是指将发电机定子绕组电流和同级旁路绕组电流进行比较，一旦发现电流差异超过一定值，就会判定为定子接地故障，并发出动作信号。
零序保护则是通过检测三相电流中的零序电流来判断是否有接地故障。
在正常情况下，三相电流的零序电流应为零，当出现接地故障时，零序电流会有异常值，从而触发保护动作。
除了差动保护和零序保护外，还可以采用冷负荷试验等手段来检测发电机定子的接地情况，从而确保接地保护的可靠性和有效性。
总的来说，发电机定子接地保护是一项非常关键的技术，直接关系到发电机运行的安全性和可靠性。
在设计和使用发电机时，应充分考虑接地保护的需求，采取科学合理的保护手段，以保障发电机运行的安全和稳定。
发电机保护ppt课件
7.2发电机定子绕组短路故障的保护
反应发电机定子绕组及其引出线的相间短路的保护--纵差动保护， 是发电机的主要保护。
Id I1 I2
传统纵差动保护整定方法
按照以下两个原则来整定：
(1) 在正常情况下，电流互感器二次回路断线时保护不应误动。
2)中性点经消弧线圈接地时: US3 7C f 2Cw UN3 9(C f 2Cw )
7.3.3 利用三次谐波电压构成的发电机定子绕组单相接地保 护
而在发电机内部定子接地时，按图7.13的等值电路推导，有：
结果曲线7.14所示。
US3 1 UN3
7.3.3 利用三次谐波电压构成的发电机定子绕组单相接地保 护
7.2.2 比率制动式差动保护
动作电流 Id I1 I2
制动电流
I res
I1 I2 2
动作方程：
当 Ires Ires.min
Id K (Ires Ires.min ) Id.min
当 Ires Ires.min , Id Id.min
动作区 制动区
Ires.min 拐点电流 Id.min 启动电流
7.1发电机的故障、不正常运行状态及其保护方式
交流同步发电机原理 发电机的故障类型主要有： (1)定子绕组相间短路。 (2)定子一相绕组内的匝间短路。 (3)定子绕组单相接地。 (4)转子绕组一点接地或两点接地。 (5)转子励磁回路励磁电流异常下降
或完全消失。
7.1发电机的故障、不正常运行状态及其保护方式
2、单元横差动保护的基本原理
如图7.6，其本质是把一半绕 组的三相电流之和去与另一 半绕组三相电流之和进行比 较。
这种接线方式没有由于互感
发电机转子回路接地保护 ppt课件
转子通风系统
转子槽内斜流通风 端部两路半通风
第五节 发电机转子回路接地保护
❖ 一、造成发电机励磁回路故障的原因 ❖ 转子滑环上电流引线的导电螺钉未拧紧，
造成螺钉绝缘损坏。 ❖ 电刷粉末沉积在滑环下面的绝缘突出部分，
发电机转子回路接地保护
❖ 一、造成发电机励磁回路故障的原因
❖ 转子在加工过程中的铁屑或其它金属物落 入转子。
❖ 转子绕阻下线时，绝缘的损坏或槽内绕阻 发生位移。
正在加工的转子
正在加工的转子
转子下线
第五节 发电机转子回路接地保护
❖ 一、造成发电机励磁回路故障的原因 ❖ 氢内冷转子绕阻的铜线匝上，带有开启式
2 叠加直流式转子一点接地保护
❖ （1）构成原理
❖ 在发电机转子绕组
的正极或负极对大
轴之间，加一个直
流电压； U
❖ 通过计算直流电压
的输出电流，来测
量转子绕组或励磁
回路的对地绝缘。
大轴
转子绕组
ip
R
2 叠加直流式转子一点接地保护
❖ （2）叠加直流电源 ❖ 可采用外加电源，也可采用由保护装置自产直流电压。
❖ 外加直流电源：通常是将发电机机端TV二次某一相间电压 通过单相桥式整流后取得。
❖ 保护装置自产直流电压：将保护装置的外加直流电源，通过 逆变变压器变成高频交流，再将该高频交流通过整流及滤波 产生50V左右的直流，供转子一点接地保护用。
❖ 采用由保护装置自产直流电压的主要优点：一点接地保护的 工况不受发电机运行工况的影响，在发电机停运时也能正确 地检测转子绕组及励磁回路的对地绝缘。
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。
《发电机的接地保护》课件
安装时应确保互感器与发 电机中性点之间的连接可 靠，继电器应安装在便于 维护和操作的位置。
在安装后应对接地保护装 置进行测试和调试，确保 其正常工作并符合相关标 准。
04
发电机的接地保护系统
接地保护系统的组成和功能
接地保护系统的组成某电厂的接地保 Nhomakorabea改进方案
为了进一步提高接地保护 系统的可靠性和安全性， 某电厂提出了以下改进方 案
1. 对接地电阻器进行定期 检查和维护，确保其性能 良好。
2. 对避雷器进行定期检测 ，确保其能够正常工作。
4. 加强设备的维护和保养 ，提高设备的运行稳定性 。
3. 对设备的接地情况进行 定期检查，确保设备的接 地良好。
单相接地故障、两相接地故障、三相接地故障。
原因
设备老化、绝缘损坏、环境因素、人为操作失误等。
接地故障的危害和影响
危害
设备短路、火灾、人员触电等。
影响
供电中断、系统稳定性下降、设备损坏等。
接地故障的检测和预防
检测方法
绝缘监测、电流监测、电压监测等。
预防措施
定期维护、检查绝缘、改善环境等。
03
发电机的接地保护装置
人员安全。
接地保护的原理和作用
接地保护原理
当设备发生漏电或故障时，电流通过 地线流入大地，形成回路，使保护装 置动作，切断电源或发出报警信号。
接地保护的作用
防止设备漏电对人体产生的电击危害 ，保障人身安全；减少设备故障对生 产的影响；提高供电可靠性。
02
发电机的接地故障
接地故障的分类和原因
分类
全。
该电厂的接地保护系统还包括了 接地电阻器、避雷器等设备，以
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。
电气培训课件-发电机定子接地保护..
04:14
11、三次谐波零序电压保护
■三次谐波电压差动定子接地保护 三次谐波电压差动判据： 式中U3T、U3N 为机端、中性点三次谐波电压向量，Kt为自动跟踪调整系数 向量，Kre为三次谐波差动比率定值。本判据在机组并网后且负荷电流大于0.2Ie( 发电机额定电流)时自动投入。 并网前的发电机，机端及中性点的三次谐波电压，随发电机电压升高而升高。 并网运行的发电机，则机端及中性点的三次谐波电压随发电机的功率变化而变化。 当有功增大时，机端及中性点的三次谐波电压同时增大。同时当主变高压侧系统 （大电流系统）中发生接地短路故障时，零序电压可能通过主变高、低两侧绕组 之间的耦合电容传递至发电机侧，三次谐波电压随之摆动，因此保护存在误动的 可能，所以，目前三次谐波零序电压保护均动作于信号。
13、注入式定子接地保护的逻辑框图：
14、注入式定子接地保护的特点：
• 保护范围为100%，灵敏度一致，不受接地位置影响。 • 不受发电机运行工况的影响，在发电机静止、起停过程、空载运行、并网运行、
甩负荷等各种工况下，均能可靠工作。可监视定子绕组绝缘的缓慢老化。
• 接地电阻的实测结果、电阻判据中的电阻定值为一次值，更直观。 • 无需与主变高压侧接地后备保护配合。 • 20Hz信号和工频、分次谐波、整数次谐波相差较大，机组正常运行或振荡时不 会影响外加20Hz电阻的计算。 • 注入一次绕组电压仅为1～3％的额定相电压，不会损坏定子绕组绝缘。
04:14
10、三次谐波零序电压保护动作逻辑
如图为三次谐波零序电压保护动作逻辑，目前三次谐波电压保护 动作信号。
11、注入式定子接地保护
• 原理示意图：
辅助电源装置（RCS-985U） 将低频电压加在负载电阻 Rn上，并通过接地变压器， 将低频电压信号注入到发 电机定子绕组对地的零序 回路中。
发电机定子单相接地保护
发电机定子单相接地保护发电运行部 钟应贵一、 发电机定子单相接地的危害设发电机定子绕组为每相单分支且中性点不接地，发电机定子绕组接线示意图及机端电压向量图（图1）ABC（a ）定子绕组接地示意图B C（b ）定子绕组接地电压向量图设A 相定子绕组发生接地故障，接地点距中性点的电气距离为α（所谓电气距离，就是发电机单相定子绕组的长度，α为中性点到故障点的绕组占全部绕组的百分数），此时，在接地点会出现一个零序电压。
由图1（b ）向量图可以看出，A 相接地时，使B 相及C 相对地电压，由相电压升高到另一值。
当机端A 相接地时，B 、C 两相的对地电压由相电压升高到线电压。
另外，发电机定子绕组及机端连接元件（包括主变低压侧及厂用变高压侧）对地有分布电容，零序电压通过分布电容向故障点供给电流。
此时，如果发电机中性点经某一电阻接地，则发电机零序电压通过电阻也为接地点供给电流。
综合上述分析，发电机定子绕组单相接地的危害是：1、非接地相对地电压升高，将危及对地绝缘，当原来绝缘较弱时可能会造成非接地相相间发生接地故障，从而造成相间接地短路，损害发电机。
2、流过接地点的电流具有电弧性质，会产生电弧，可能烧伤定子铁芯。
分析表明：接地点距发电机中性点越远，对发电机的危害越大；反之越小。
二、发电机定子绕组单相接地保护的构成1、利用零序电压构成的发电机定子绕组单相接地保护由上述分析：画出零序电压3U0随故障点位置α变化的曲线，见图2。
3U0(v)50Uop图2 定子绕组单相接地时3U0与α的关系曲线越靠近机端，故障点的零序电压越高。
利用基波零序电压构成定子单相接地保护，图中Uop为零序电压定子接地保护的动作电压。
定子绕组单相接地保护用的零序电压的获取见图3。
100/3N U 03U 03U 3100/3100/3N U FFDL图3发电机定子绕组单相接地接线原理零序电压可以从发电机机端YH 二次可口三角形获取，也可以从发电机中性点单相YH 获取。
发电机定子、转子接地保护
图5 双端注入式保护等效原理图
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
{
RCS-985 发电机注入式转子接地保护
结论推导
{ {
其中：
{
RCS-985 发电机注入式转子接地保护
注
转子两点接地保护建议手动投入方式，在一点接地稳定后手 动经压板投入。 由于转子一点接地保护投入运行后， 会影响转子回路对地 的绝缘阻值， 所有当有两套转子一点接地保护装置（ 双重 化配置） 时， 只能投入一套运行， 另一套作为冷备用。 大轴接地应可靠， 保证电刷与滑环间接触良好。
技
Thank you!
术 宅 没 心 没
术
差
误
人
误
己
技
肺
基波零序电压保护区
三系谐波电压 保护区
3
发电机注入式转子接地保护
RCS-985 发电机注入式转子接地保护
概述
RCS-985 发电机注入式转子接地保护，在未加励磁电压的情况下 也能监视转子绝缘，在转子绕组上任一点接地时，保护的灵敏度高且一 致。可根据现场转子绕组引出方式，选择单端注入或双端注入方式。采 用自适应有源切换技术，消除转子绕组对地电容的影响。 对转子接地保护的要求。 新型注入式转子接地保护具有两种实现方案： （ 1） RCS-985RE 发电机转子接地保护单装置装置的体积小， 便于安 装， 适用于特大型机组由于转子电压过高而将转子接地保护就地安装 在励磁系统的场合。 （ 2） RCS-985 大型发电机变压器成套保护装置 适用于转子接地保护无需就地安装的场合。在 RCS-985 大型发电机变 压器成套保护装置中， 嵌入专用注入电源模块， 直流输入采用高性能 的隔离放大器， 电路原理与 RCS-985RE 单装置一致。
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6、我厂发电机定子接地保护的配置
我厂#1~#4机组发电机定子接地保护均采用两套南瑞继保RCS-985发变组成套 保护装置中的基波零序电压保护和三次谐波保护构成100%发电机定子接地保 护。其中零序电压保护动作于跳闸、三次谐波电压保护仅动作于信号。
我厂#5、#6机组发电机保护A屏采用南瑞低频注入式定子接地保护，B屏采用 南瑞基波零序电压定子接地保护+三次谐波定子接地保护。其中B屏三次谐波 保护动作于信号，其它动作于跳闸。
定子绕组单相接地时3U0 与 的关系曲线
如图所示为定子绕组单相接地故障时，零序电压与故障点的关系图。
9、基波零序电压定子接地保护动作方程
基波零序电压保护其动作方程为： Un0 ＞ U0zd
式中Un0为发电机中性点零序电压，U0zd为零序电压定值。 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。
计算接地故障基波零序电压 的简化等值电路如下图所示：
3r0
E S
3U 0
3rg Cg ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱCt
定子绕组接地时的的基波 零序电压等值电路
由左图可得：
3U 0
3rd
1 3r0
E N 1
j0 (Cg
Ct )
1 3r0
1 j0 (Cg
Ct )
E N r0
rd r0 j3rd r00 (Cg Ct )
如右图所示为三次谐波电压 保护示意图
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11、三次谐波零序电压保护
■ 三次谐波电压比率定子接地保护 三次谐波电压比率判据只保护发电机中性点25％左右的定子接地，机端三次 谐波电压取自机端开口三角零序电压，中性点侧三次谐波电压取自发电机中性点 变压器二次侧。 其动作方程:
4、引起发电机定子接地的原因
发电机引出线封母的绝缘瓷瓶受潮或脏物引起定子回路接地。 与发电机引出线相连接的一次设备故障造成接地，如PT、避雷器、电容等。 发电机定子绕组内冷水漏水或内冷却水导电率严重超标，引起接地。 发变组单元接线中，励磁变高压侧、主变低压侧或高厂（公）变高压侧绕组
内部发生单相接地，都可能引起定子接地信号。 定子接地保护零序电压取自发电机机端PT开口三角时，若PT一次保险熔断，
7、基波零序电压保护原理图
装置交流模件
3U0
装置 交流 模件
如上图所示为零序电压接地保护原理示意图，其中，零序电压可 取自机端，也可取自中性点，对于我厂来说，#1~#6发电机零序电压 定子接地保护中的3U0均取自中性点接地变二次侧。
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8、中性点通过变压器接地方式的发电机定子单相接 地时的等值电路和零序电压的计算
注入式定子接地保护：由低频注入电源和保护装置两部分共同实现。其 中辅助电源装置提供外加低频电源，将低频电压电流信号注入到发电机 定子绕组中。保护装置检测注入的低频电压、电流信号，当发电机定子 绕组发生接地故障，注入的电压、电流信号随之发生变化，保护装置 可 准确计算出接地故障电阻的阻值，完成100%定子接地保护。
电气培训课件 ——发电机定子接地保护
编写：逯克成 二零一四年四月二十八日
1、发电机定子接地保护
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，而发电机定子接地保护是反应上述单相 接地故障的主保护。
发电机是电厂的核心部分，定子结构复杂，不易检修，对于发电机定子 的保护尤为重要。由于发电机内部故障中，发生定子单相接地故障的比 例较高，约占定子故障的70~80%。同时由于接地故障的存在，会引起接 地弧光过电压，可能导致发电机其它位置绝缘的破坏，形成危害严重的 相间或匝间短路故障。为防止重大设备损坏事故，国家相关规程规定， 容量为100MW及以上的发电机应装设100%定子接地保护。
11、三次谐波零序电压保护
概念： 发电机正常运行时，通过绕组对地分布电容和发电机所连设备对地电容，形
成机端侧和中性点侧对地零序三次谐波零序电压Us 、Un 。 当靠近中性点附近发生接地故障时，Un减小，Us增大。故障点越靠近中性点，
变化的越明显。因此，利用三次谐波电压与相对变化的特征可以构成定子绕组接 地保护并有效地消除中性点附近的保护死区。
2、发电机定子接地故障的分类
定子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。
3、引起发电机定子接地的原因
异物落入引起定子接地，如小动物等使发电机一次回路的带电导体经异物接 地。
也会发定子接地信号。
5、发电机定子接地保护的配置
发电机定子接地保护的种类很多：有叠加电源式、外加电源注入式、零 序电压式、零序电流式及双频式等。目前广泛采用的是双频式100%的定 子接地保护，和外加电源注入式定子接地保护。
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。
根据3U。的计算公式，当故障发生在机端 时零序电压最大，故障点越靠近中性点，零序 电压越小，所以零序电压定子接地保护的整定 值为了避开正常运行时产生的不平衡电压，故 在发电机中性点存在着死区，保护区一般只能 达到定子绕组的85~95%。
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3U 0
1.0
100V
0.5
U0p
0
0.5
1.0
图
当变压器高压侧发生接地故障时，由于变压器高低绕组之间有电容存在， 在发电机机端也会产生零序电压。因此，为了保证选择性，为防止区外故 障时定子接地基波零序电压灵敏段误动，灵敏段动作于信号。
高定值段基波零序电压保护动作于跳闸。
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10、基波零序电压定子接地保护动作逻辑
如图为基波零序电压保护动作逻辑，当零序电压取自发电机机端 TV的开口△绕组时为防止TV断线时保护误动需要装设TV断线闭锁。
定子绕组绝缘损坏。除了绝缘老化外还有各种外部原因引起绝缘损坏。如定 子铁芯叠装松动、绝缘表面落下导电性物体（如铁屑）、绕组线棒在槽中固 定不紧等，在运行中产生振动使绝缘损坏；制造发电机时，线棒绝缘留有局 部缺陷，运转时转子零件飞出，定子端部固定零件帮扎不紧，定子端部接头 开焊等因素均能引起绝缘损坏。