电气培训课件-发电机定子接地保护
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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。
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。
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，ຫໍສະໝຸດ Baidu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。
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。
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。
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。
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。
16:21
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。
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。
如右图所示为三次谐波电压 保护示意图
16:21
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
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。
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%。
16:21
3U 0
1.0
100V
0.5
U0p
0
0.5
1.0
图
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 Ct
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 )
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。
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，ຫໍສະໝຸດ Baidu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。
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。
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。
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。
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。
16:21
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。
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。
如右图所示为三次谐波电压 保护示意图
16:21
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。
16:21
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
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。
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
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 Ct
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 )