浅析SFC对20Hz注入式定子接地保护的影响 孙鹏
一起20Hz注入式定子接地保护误动作分析
一起20Hz注入式定子接地保护误动作分析摘要：注入20Hz外加电源式定子接地保护是发电机定子接地故障的主保护，以具有高灵敏的优越性在大型发电机组广泛应用，但由于需要配置外加注入电源装置，使其二次接线较为复杂，二次回路维护不当造成保护误动的概率也随之增大。
本文对一起20HZ电源注入式定子接地保护的误动作进行分析，探讨防止保护误动的应对措施。
关键词：定子接地保护；20 Hz电源；注入式；保护误动；配电变压器引言注入20Hz外加电源式定子接地保护注入的电压、电流信号相对较小，特别是当中性点接地变压器电压变比较大、负载电阻很小时，注入电源近似被短路，这对信号检测提出很高的要求，二次回路相对复杂，信号回路容易受到干扰，从运行经验来说：电压、电流回路二次线采用屏蔽线，另外，在现场中性点接地柜内的电压、电流回路二次线和接地变压器出现铜排绑扎在一起这也是不合适的、二次线应单独走线。
1、事故简介2014年03月04日09时30分18秒976毫秒20Hz注入式定子接地保护高定值动作，而后20Hz注入式定子接地保护高定值又动作2次，30分56秒475毫秒20Hz注入式定子接地保护低定值动作，而后20Hz注入式定子接地保护低定值又动作2次，最后一次20Hz注入式定子接地保护低定值动作将机组跳开，经检查，保护动作属于误动作。
2、事故录波分析图2 保护装置低定值动作录波图图3 保护装置低定值动作录波离线分析图2中 20Hz电流、电压通道中含有较大的三次谐波，不能直观看出20Hz电流、电压的大小及相位，用MATLAB仿真软件离线分析动作情况如图3所示。
其中装置参数如下：20Hz电流互感器变比为40.0，电压分压比为2.0，接地变压器变比为16.36，接地变压器漏阻抗为zk=0.00+0.114*j；接地变压器激磁阻抗为zm=13.95+48.64*j；发电机对地容抗为zc=0.054-3.0*j。
根据图3中，20Hz电流大小为0.6A，电压大小为1V，电流超前电压角度为100°左右，阻抗值为2kΩ左右。
发电机20Hz注入式定子接地保护配置及试验判比
发电机20Hz注入式定子接地保护配置及试验判比摘要：本文介绍了一种在发电机开机试验中实测与计算纠正保护配置和定值参数的方法，使注入式定子接地保护达到理论保护范围，以提高系统安全性的同时保证对重要负荷的供电，满足全厂安全运行的可靠性要求。
关键词：注入式；定子接地保护0技术背景由于国外项目投资性质的特殊性，国外在建660MW电厂机组普遍存在发变组保护装置与原有发电系统配置不合理，导致发变组保护出现保护范围不全存在死区的问题。
本文介绍了对越南某660MW发电项目注入式定子接地保护的实测与计算，纠正保护配置和定值参数，实现了注入式定子接地保护的100%保护范围与合理的逻辑结构，在提高系统安全性的同时保证对重要负荷的供电，满足全厂安全运行的可靠性要求。
1设备参数越南某660MW发电项目发变组保护设计两套不同原理的发电机定子接地保护。
其中发变组保护A1柜采用20Hz注入式定子接地保护原理，发变组保护A2柜采用基波定子接地和三次谐波定子接地相配合的保护原理。
本项目发电机中性点接地变二次侧电阻设计值是0.146Ω，而发变组保护厂家（许继）要求20Hz定子接地保护外接分压电阻为1.0Ω左右。
目前数值差距较大，导致20Hz注入式定子接地保护不能实现。
2原理与解决方法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电容电流，当对地绝缘受到破坏，出现接地故障，注入的电流将流过接地故障点，出现一部分电阻性电流。
保护装置检测注入的低频电压、电流，通过导纳法可准确计算出接地故障的过渡电阻阻值，计算的电阻阻值与定子绕组的接地故障位置无关，可以反映发电机100%的定子绕组单相接地。
接地电阻判据反映发电机定子绕组接地电阻的大小，设有两段接地电阻定值，高定值段作用于报警，低定值段作用于延时跳闸，延时可分别整定。
低定值段（跳闸段）动作方程为：高定值段（报警段）动作方程为：R E < R E.SET.LI G0 > I SAFE式中R E为发电机定子绕组接地电阻（一次值），R E.SET.H和R E.SET.L分别为发电机定子绕组接地电阻的高、低定值（一次值），I G0为流过发电机接地设备的零序电流（二次值），I SAFE为对应于发电机定子接地安全电流的定值（二次值）。
20Hz电压注入式定子接地保护在田集电厂的应用研究
； 电 纳 标 幺 值 为
２ ０ Ｏ
此外 ， 三 次 谐 波 电 压 的 含 量 与 发 电机 的 运 行 工 况 密 切 相 关 ， 也
就是说 ， 三 次 谐 波 电 压 的 幅值 是发 电机 有功 出力 Ｐ 和 无 功 出 力Ｑ的 函数 。 正是基于这个原 因， 为 了提 高 保护 的 可 靠 性 ， 这 个 原 理 的 定 子 接 地 故 障 保 护 有 着 严格 的 应 用范 围 。 图４ ２ ０ Ｈ ｚ 定 子接地 保护 基本 思路
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中 的 变压 器连 接 到 系统 ） 运行。 用于 探 测 定 子 绕 组 接地 故 障 的 判据
主 要 是 看 是 否 出 现 开 口 电压 ， 或 者 对 于 同 步 电机 直 接 连 接 到 公 共
终 点
Ｕ
Ｓ Ｃ ｌ Ｅ Ｎ Ｃ Ｅ ＆ Ｔ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ Ｏ Ｌ Ｏ Ｇ Ｙ ． ２ ０ 。 １ ３ Ｎ Ｏ ． 。 ０ ４ ． Ｉ ； ８ 圆
ｉ ｏ ｏ ％ 保护张固包括蕞礤器和革惫变压器的低压啻 嘲 图３ ２ ０ Ｈ ｚ 定 子接 地保 护测 量原理
低， 而 发 电机 机 端 测 量到 的三 次 谐 波 电压 将 升 高（ 见图１ ） 。 三－ 次 谐 波
母 线 的接 线 ， 采 用零 序 电流 过 量 判据 。 这 种 原 理 的定 子 绕 组 接 地 故
障 保 护 可 以 探 测 发 电 机 定 子 绕 组９ ０ ％～９ ５ ％范 围 的 接 地 故 障 。 开 口电 压 的 测 量 有 多种 方 法 ， 可 以 通过 连 接 在 发 电机 中性 点
20Hz注入式定子接地保护应用中的特殊问题
20Hz注入式定子接地保护应用中的特殊问题
邵海龙;刘博凯
【期刊名称】《华北电力技术》
【年(卷),期】2016(0)11
【摘要】针对某电厂燃机发电机配置的西门子7UM62型发电机保护装置中的20 Hz注入式定子接地保护在工程应用和调试期间所遇到的电缆电阻影响采样电压问题和电流互感器安装位置问题进行了分析和研究,提出了解决方法,并最终实现了理想的效果.
【总页数】5页(P1-5)
【作者】邵海龙;刘博凯
【作者单位】华北电力科学研究院(西安)有限公司,陕西西安710065;华北电力科学研究院(西安)有限公司,陕西西安710065
【正文语种】中文
【中图分类】TM311;TM862
【相关文献】
1.浅谈20Hz注入式100％定子接地保护在瀑布沟水电站机组上的应用 [J], 蒋立伟;贺增良
2.大型发电机20Hz电源注入式定子接地保护改进研究 [J], 任小超;王秋晨;刘照友
3.浅谈20Hz注入式100%定子接地保护在瀑布沟水电站机组上的应用 [J], 贺增良;
4.20Hz注入式100％定子接地保护监视电压低原因分析及改进措施 [J], 陈凤华;
吴昊;高迪军
5.积石峡水电站外加20Hz定子接地保护应用的分析研究 [J], 弓小亮
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20 Hz电压注入式定子接地保护在田集电厂的应用研究
20 Hz电压注入式定子接地保护在田集电厂的应用研究摘要：本文对西门子7UM622微机型发电机保护20Hz电压注入式接地保护装置的运行状况进行研究，同时，分析了西门子7UM622微机型发电机保护20Hz电压注入式接地保护的工作原理；研究了新型保护装置工作原理更合理，技术性能更优越，并且与传统的发电机90%定子接地保护和100%定子接地保护（三次谐波）区别。
关键词：定子接地保护装置20Hp正常情况下，主变绕组、发电机出口母线、发电机定子绕组对地绝缘。
当发生定子绕组单相接地时，故障点电弧将使定子绕组绝缘受损，严重情况下发展为相间或匝间短路，同时铁心被电弧严重烧伤。
为了避免这一现象的发生，我们配置了7UM62型100%定子接地保护来快速切除包括发电机定子绕组包括中性点在内的单相接地故障。
2、三种定子接地保护原理的介绍2.1 发电机90%定子接地保护定子接地故障保护功能用于探测三相发电机定子绕组回路中发生的接地故障。
在实际工程中，同步电机可能在公共母线下运行（直接连接到系统）或者以单元组接线（通过发电机，变压器单元组中的变压器连接到系统）运行。
用于探测定子绕组接地故障的判据主要是看是否出现开口电压，或者对于同步电机直接连接到公共母线的接线，采用零序电流过量判据。
这种原理的定子绕组接地故障保护可以探测发电机定子绕组90%到95%范围的接地故障。
开口电压的测量有多种方法，可以通过连接在发电机中性点的电压互感器或中性点接地变压器得到，也可以通过连接在机端的电压互感器e-n绕组（开口三角绕组）或者机端接地变压器得到。
由于中性点接地变压器或者机端接地变压器二次侧额定电压通常为500V（在发生机端直接接地时），因此在其二次绕组和保护装置之间需要串接一个500V/100V的电阻式分压器。
如果不能通过直接测量的方法将开口电压引入保护装置，那么保护装置也可以通过接入的单相对地电压测量值计算出开口电压。
在产生的开口电压中，包含了大量的三次谐波电压。
浅析发电机注入式转子接地保护原理
浅析发电机注入式转子接地保护原理摘要：本篇文章研究并谈论了传统的发电机注入式转子接地的保护原理，介绍了多种应用调试方法和其优越的各方面性能，同时也指出了传统的注入式转子接地保护的局限与不足之处，希望在以后的发展中能够改进。
文章中谈到了低频方波注入式转子接地保护的作用，在运行大型发电机组设备的时候，这类型的转子接地保护还能够起到一个监查的作用。
文中还阐述了在运行调试和应用操作的时候的注意事项，避免出现操作不当或其他人为或者非人为原因引起的误动，导致出现安全事故和人员伤亡。
关键词：注入式转子接地保护[引言]自上世纪无刷励磁的发现应用以来，大量无刷励磁发电机投入生产并使用。
无刷励磁发电机具有噪音小，产生的污染垃圾少，安全稳定操作简单等优点，但由于简化了一部分操作过程和零件，使得发电机在实际运行过程中也出现了一些问题和故障。
对于监测转子接地保护的过程也加大了难度，以及其运行时的电压和电流不易监测。
转子接地故障中一种比较常见的故障就是发电机磁回路一点接地。
这种故障是指转子一点接地，就会造成回路闭塞。
这种故障本身不会对发电机体造成较大的损害，但如果在这个故障发生之后，再次发生第二点接地故障，将会引起励磁绕组短路，烧毁转子本体。
气隙磁通过的电流过大，导致失去平衡引起大幅振动以及轴系统转子磁化等严重故障。
这种故障造成的损害是非常严重的，不仅会影响到发电机的安全运行，还有可能引发一系列次生灾害，例如火灾等危害人生命和财产的重大性事故。
1.电力工业目前面临的问题及转子接地保护的重要性随着我国对电力能源的迫切需要，电力系统进入了一个飞速发展的时代。
我国人口众多幅员辽阔，无论是人民生产生活用电，还是国家单位事业的用电都是需要非常大的电能的，因此，特高压、大机型和大电网成了当前电能相关单位追求的目前和面临的发展趋势。
而这种大型的发电机和发电设备造价极其高，因此，操作失误造成的损失就会太大，相关部门就应该在前期做好研究分析工作。
20Hz注入式定子接地保护在扩大单元接线发电机组上的应用
20Hz注入式定子接地保护在扩大单元接线发电机组上的应用刘春秋;葛宝明;毕大强【摘要】针对目前注入式定子接地保护不具备选择性,无法应用在扩大单元接线发电机组的问题,提出了一种新的注入式定子接地保护方案.该方案首先计算发电机组接地电阻的值以判断是否存在接地故障,当检测到接地故障后,以注入的20 Hz电压的相位为基准,将测量到的发电机中性点与机端处的20 Hz电流作差后的相位与之比较,通过这个相位关系来判断故障发电机,实现选择性停机.仿真结果验证了新方案计算接地故障过渡电阻和判断故障发电机的准确性,实现了注入式定子接地保护在扩大单元接线机组上的应用.%At present, the stator ground fault protection of generator through injecting 20 Hz voltage cannot be used in generators connected to expansion units due to lack of selectivity. This paper proposes an improved protection scheme to realize the selectivity. The proposed scheme firstly calculates the ground resistance value of generators to determine whether ground fault occurs. When the ground fault is detected, the 20 Hz differential current between the neutral and terminal of each generator can be obtained. The phase relationship between the 20 Hz differential current and injected 20 Hz voltage is derived. The new protection scheme can determine the fault generator according to the phase relationship, so that it can achieve a selective shutdown. The simulation results verify the accuracy ofcalculating the grounding transition resistance and selecting the fault generator, which realizes the application of the injecting stator ground fault protection in the generators connected to expanding units.【期刊名称】《电力系统保护与控制》【年(卷),期】2011(039)003【总页数】6页(P40-45)【关键词】扩大单元接线;发电机;注入式;定子接地保护;接地变压器【作者】刘春秋;葛宝明;毕大强【作者单位】北京交通大学电气工程学院,北京,100044;北京交通大学电气工程学院,北京,100044;电力系统国家重点实验室,清华大学电机系,北京,100084【正文语种】中文【中图分类】TM77发电机定子单相接地是发电机的一种主要故障类型，如不及时处理将严重危及定子线棒和铁芯的安全，并且定子单相接地故障往往是相间或匝间短路的先兆。
注入式定子接地保护在金安桥600MW机组上的应用
注入式定子接地保护在金安桥600MW机组上的应用赵林;胥亚宁【摘要】阐述了大容量发电机定子接地保护的要求,描述了金安桥水力发电厂20 Hz电源注入式定子接地保护原理的构成,并详细介绍了注入式保护与传统的双频式定子接地保护相比较的优势;结合金安桥水电站的实际运行说明中性点接地变压器变比大小、接地变二次电阻值与定子单相接地保护灵敏度的相互配合的意义.%The stator ground protection based on injecting 20 Hz power source signal for Jin'anqiao Hydropower Station was introduced, and the injected-type and traditional dual-frequency protections were compared. The actual operation of Jin'anqiao Hydropower Station shows that the matches between the ratio of neutral transformer, the ground resistance and the sensitivity of stator single-phase ground protection are important for stator ground protection.【期刊名称】《水力发电》【年(卷),期】2011(037)001【总页数】3页(P80-82)【关键词】20 Hz电源;注入式;接地电流;配电变压器;定子接地保护【作者】赵林;胥亚宁【作者单位】金安桥水力发电厂,云南丽江,674100;金安桥水力发电厂,云南丽江,674100【正文语种】中文【中图分类】TM771(274)0 引言定子绕组的单相接地是发电机较常见的一种故障，发电机单相接地故障往往是相间或匝间短路的先兆。
注入式定子接地保护原理、调试及注意事项
注入式定子接地保护原理、调试及注意事项
任保瑞
【期刊名称】《电工技术》
【年(卷),期】2013(000)001
【摘要】介绍了注入式定子接地保护的基本原理,针对二滩水电站发电机中性点接地变二次电阻较小的情况,采用了加装隔离变压器以提高注入保护测量精度的解决方案.阐述了注入式定子接地保护现场调试方法,并对现场调试数据进行了分析,论证了注入式定子接地保护配置方案的可行性,总结了注入式定子接地保护在安装、调试和运行中的注意事项.
【总页数】2页(P4-5)
【作者】任保瑞
【作者单位】二滩水力发电厂,四川攀枝花617000
【正文语种】中文
【相关文献】
1.注入式定子接地保护在锦屏二级水电站的应用及现场调试 [J], 陈熙平;张伟;马金涛;曹钢
2.西门子20Hz电压注入式100％定子接地保护原理及调试 [J], 宋建军;高迪军
3.大型发电机组注入式定子接地保护调试与整定 [J], 伍利;彭金宁;姚李孝;南海鹏
4.注入式定子接地保护原理及调试 [J], 杨亮
5.大型发电机组注入式定子接地保护原理与调试维修 [J], 游建宏;林鑫;陈首羽;李志硕
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低频三次谐波电压对注入式定子接地保护的影响及防误措施
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
注 入式 定子 接地 保护 等效 电路 如 图 ３所， Ｊ ，
均折算 到 变 器 一次侧 。
ｘ ／ ３ 变 压 变 比为 ： ， ，Ｉ ｓ ／
究 其 动作机 理 ， 提 出 了防误措 施 。
图 １ 注 入式 定 子 接 地 保 护 原 理 图
２ ０ Ｈ ｚ 外 加 电 源经 滤 波 器 加 于配 电变 压 器 的二 次侧 ， 通过 变压 器变 换 到定 予 回路 。 正 常运 行 时发 电
２ 注入式定子接地保 护原 理
注入式定子接地保护是在发 电机定子回路与大
＝
流 频 丰 降低 至 约 ６ ． ６ ８ Ｈ ｚ 时 ，机端 定子 ｔ 相 电 压 幅
值、 卡 ｆ ｛ 位相等 ， 口 ｒ 判 断 为 次 凿波 电 ， Ｉ 频率 与 注 入 电源频 率一 致 ， 均为 ２ ０ Ｈ ｚ 。保 护 装置 电压 采样
低 频 三次 谐 波 电压 对 注 入 式 定 子 接 地 保 护 的影 响及 防 误 措 施
蔡朝辉 ， 贺儒 飞
（ 广州蓄能水 电厂 ， 广东 广州 ５ １ ０ ０ ０ ０ ）
摘 要： 根据广 州蓄能水 电厂注入 式定 子接地保护在 电气制 动过程 发生误动的现象 ， 深入分析 了发 电机 电气制动工 况下 ， 定 子中性 点三次谐波 电压对注入式定子接地保护算法的影响， 并研 究导致保 护误 动 的动作条件 。同时提 出了 优化保 护逻 辑的解决 方法 ， 能够 有效 防止保护误动 ， 提 高保 护 的可靠性 ， 为发 电机定 子接地保护 的设计和运行 维护
注入式定子接地保护现场试验、分析及建议
注入式定子接地保护现场试验、分析及建议朱宇聪;包明磊;李玉平;桑建斌;李明【摘要】以某电厂1008 MW汽轮发电机组的注入式定子接地保护现场试验为例,结合注入式定子接地保护原理,详细介绍了注入式定子接地保护精度影响因素、相位补偿试验、阻抗补偿试验、并联电阻补偿试验、电阻折算系数校正试验和动态模拟试验的方法,同时给出了接地零序电流定值和回路监视定值整定的建议;试验数据误差在5％以内,证明现场各项补偿试验是合理的.另外,对现场试验过程出现的20 Hz电压信号异常、20 Hz电流信号异常、相角差异常和接地电阻异常等问题,给出了针对性的测量回路检查建议;对注入定子接地保护的启动失灵、启停机过程闭锁、多段相角补偿和对同期及测转速装置的影响等应用问题进行分析,给出了动作延时整定、频率闭锁、多段相角补偿时机和同期电压选取等建议.【期刊名称】《华电技术》【年(卷),期】2019(041)008【总页数】6页(P38-43)【关键词】发电机;注入式定子接地保护;现场试验;整定【作者】朱宇聪;包明磊;李玉平;桑建斌;李明【作者单位】南京国电南自电网自动化有限公司,南京 211100;南京国电南自电网自动化有限公司,南京 211100;南京国电南自电网自动化有限公司,南京 211100;南京国电南自电网自动化有限公司,南京 211100;南京国电南自电网自动化有限公司,南京 211100【正文语种】中文【中图分类】TM7720 引言定子接地是发电机常见故障之一，大型发电机组定子接地保护均采用双套配置，一般一套采用注入式定子接地保护，另一套采用基波零序电压+三次谐波电压保护定子接地保护。
基波零序电压保护简单可靠，但在发电机中性点附近存在死区，三次谐波电压保护准确性不高，容易误动作且必须在机组励磁以后才起作用，难以完全满足大型机组对定子接地保护高灵敏度的要求。
而注入式定子接地保护优点明显，在发电机静止状态下仍然可以起到保护作用，理论上在整个发电机定子范围内灵敏度一致，而且能够反映接地电阻逐渐降低的接地故障。
注入式定子接地保护的应用与分析
注入式定子接地保护的应用与分析【摘要】当发电机定子绕组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后，接地电流较大时可能在故障点引起电弧，使定子绕组的绝缘和定子铁芯烧坏，容易发展成危害更大的定了绕组相间或匝间短路。
在实际运行中发电机定子接地保护显得尤为重要，对保护装置的功能也提出了更高要求。
本文通过电厂实际运行经验和现场保护调试方法，对紫坪铺电厂3#发电机定子接地保护改造加装“注入式定子接地保护”的方案做进一步介绍。
并通过相关实验与计算，验证其保护的可靠性与传统定子接地保护相比的优越性。
【关键词】改造;注入式定子接地保护;可靠性1保护组成紫坪铺电厂总装机760MW，由4台单机190MW的混流式机组。
机组发变组保护由南京南瑞继保电气有限公司2套RCS-985A发变组保护装置和1套RCS-974AG变压器非电量及辅助保护装置组成。
表1改造前、后保护配置调度命名改造前柜内保护配置改造后柜内保护配置3#发变组保护A屏RCS-985APCS-985AW（采用注入式定子接地保护）RCS-985U（提供外加低频电源）3#发变组保护A屏RCS-985APCS-985AW（基波零序电压式和三次谐波电压比率方式）RCS-974AG2PCS-974A-G改造前3#发变组保护A、B屏内RCS-985A均采用基波零序电压式和三次谐波电压比率方式构成的100%定子接地保护，改造后的定子接地保护A屏采用“注入式定子接地保护”，B屏不变。
2注入式定子接地保护2.1组成及原理注入式定子接地保护是由RCS-985U低频注入电源和PCS-985AW保护装置两部分共同实现。
其中，RCS-985U定子接地保护辅助电源装置提供外加低频电源（20HZ/25V），将低频电压电流信号注入到发电机定子绕组中。
PCS-985AW 发电机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，通过导纳法可准确计算出接地故障的过渡电阻阻值，计算的电阻阻值与定子绕组的接地故障位置无关，可以反映发电机100%的定子绕组单相接地。
20Hz注入式100%定子接地保护监视电压低原因分析及改进措施
20Hz注入式100%定子接地保护监视电压低原因分析及改进措施陈凤华1吴昊2高迪军3（1. 调峰调频发电公司惠州蓄能水电厂，广东惠州 516100；2. 调峰调频发电公司广州蓄能水电厂，广州 510900；3. 西门子电力自动化有限公司，南京 211100）摘要本文介绍了西门子20Hz注入式100%定子接地保护原理，针对三个方面：注入式保护接地变压器二次监视电压低的原因、对保护灵敏度的影响及其改进措施、调试方法，均作了详细地介绍。
另外，本文也分析了在调试时接地电流角度补偿与传变电阻的整定方法。
关键词：100%定子接地保护；监视电压；接地变压器；传变电阻The Cause and Solution of Low Watching Voltage of Siemens 100% Stator Ground Fault Protection with 20Hz Voltage InjectionChen Fenghua1Wu Hao2 Gao Dijun3(1. Power Generation Company Huizhou Pumped Storage Power Station, Huizhou, Guangdong 516100；2. Power Generation Company Guangzhou Pumped Storage Power Station, Guangzhou 510900；3. Machinery Industry Information Institute SIEMENS Electric Power Automation Co., Ltd, Nanjing 211100)Abstract This paper introduces the principleof Siemens 100% stator ground fault protection with 20Hz voltage injection, meanwhile, it also gives the cause of low voltage on the secondary side of earthing transformer, the influence on protection sensitivity, as well as the improvement measure of raising voltage, the debugging method after improvement measure. In addition, the paper also analyzes the setting method of earth current angle compensation and transmission resistance when debugging.Keywords：100% stator ground fault protection; monitor voltage; grounding transformer;transmission resistance惠州蓄能水电厂机组保护装置生产厂家为AREVA，而100%定子接地保护采用西门子20Hz 注入式保护装置。
注入式定子接地电阻分段算法应用研究
70第45卷 第07期2022年07月Vol.45 No.07Jul.2022水 电 站 机 电 技 术Mechanical & Electrical Technique of Hydropower Station0 引言外加20 Hz电源定子接地保护与发电机绕组的接地位置无关，能够反映定子绕组绝缘的均匀下降，能对绝缘老化起到监督作用，在大型电站中应用较多。
保护通过在发电机中性点接地变压器二次侧注入20 Hz低频信号，采集20 Hz电压电流信号计算接地电阻，并辅助机端零序电压判据，反映定子100%绕组一点接地故障，提高了发电机定子单相接地保护可靠性及发电机安全运行的可靠性[1-4]。
某电站发变组保护装置改造，采用了国电南自公司的DGT801U系列装置，配置了注入式定子接地保护。
保护采用导纳判据计算接地故障过渡电阻R f，当R f计算值低于电阻的高整定值（5.0 kΩ）时保护发信号告警，当R f计算值小于电阻的低定值时保护动作于跳闸（0.5 kΩ）。
导纳判据中接地故障过渡电阻R f的计算值是单相接地保护的出口动作行为和监测绝缘水平的主要依据，准确地计算R f十分必要。
1 DGT801U注入式定子接地测量计算方法注入式定子接地保护电气回路及等效电路图如图1所示。
图中，E20为20 Hz注入电源，R0为注入源内阻，R k、X K为接地变漏阻抗，R g为接地电阻，XC为三相定子绕组对地总容抗，均折算至二次侧。
U20、I20为保护装置采集的20 Hz电压、电流，U'20为补偿掉接地变的漏阻抗后的20 Hz电压。
（a）电气回路示意图（b）等效电路图图1 注入式定子接地保护收稿日期： 2022-06-01作者简介： 魏 扬（1990-），女，工程师，从事水电站继电保护工作。
注入式定子接地电阻分段算法应用研究魏 扬，吴礼贵，李 琛，梁 颋，罗金嵩，陈博文（中国长江电力股份有限公司三峡水力发电厂，湖北 宜昌 443133）摘 要： 大型发电机中性点大多采用高阻接地方式，且配置注入式定子接地保护，在发电机启停时监视定子绕组对地绝缘，正常运行时也能检测定子绝缘老化等问题。
注入式定子接地保护装置的研制
ZDJ801A注入式定子接地保护装置的研制刘小波（国电南京自动化股份有限公司）ABSTRACT:Stator ground protection is the important part of the GENERATOR and TRANSFORMER PROTECTION SYSTEM. Subharmonic injection scheme is a new scheme for hydro-generator stator ground protection. This paper expatiates the drawbacks of the scheme in the application. In the developing of ZDJ801A stator ground protection with Subharmonic injecting, full consideration to the t he drawbacks’ effect, we have made a series of measures and got a good effect in the experimentation of dynamic simulation and the commissioning of power plant.摘要：定子接地保护是发变组保护系统中的重要组成部分，注入式定子接地保护是一种新型原理的定子接地保护。
本文阐述了注入式定子接地保护在实际运行中出现的问题，在ZDJ801A注入式定子接地保护装置在研制过程中，充分考虑这些问题的影响，提出了相应的解决措施，在动模实验和现场投运中取得了较理想的运行效果。
0 引言定子接地保护是发变组保护系统中的重要组成部分，目前的定子接地保护一般是基波零序电压3U0保护和三次谐波3ω保护。
近年来，注入式定子接地保护受到用户的青睐，其优点在于：(1)不受机组运行状况影响，无死区；(2)与接地点位置无关；(3)这种原理能反映定子绕组绝缘均匀下降，起到对绝缘老化监视的作用[1]。
注入式定子接地保护原理
注入式定子接地保护原理朋友们，你们有没有想过，咱们家里的电器为啥一碰到水就"熄火"啊？这可不是因为电器不给力，而是因为它们的"心脏"——定子，出了问题。
今天，我就来给大家揭秘一下，那些让人又爱又恨的定子，是如何在遇到"水灾"时保持"冷静"的。
想象一下，你的电脑、电视、电冰箱等家用电器，它们都有一个共同的秘密武器——定子。
这个小家伙就像是电器的"心脏"，负责给电器输送能量。
但是，如果这个"心脏"出了点小问题，比如被水给"泡"了，那可就热闹大了！我们要了解什么是注入式定子接地保护原理。
简单来说，就是当电器的定子遇到水的时候，会触发一个紧急程序。
这个程序就像是给电器装上了一个"救生圈"，让电器能够在"水深火热"的环境中保持"镇定自若"。
想象一下，如果你的手机不小心掉进了水里，你会怎么做？当然是赶紧捞出来，擦干水分，然后继续使用。
同样的道理，当电器的定子遇到水，注入式定子接地保护原理就会启动，就像是一个自动的保护系统，确保电器能够"安全着陆"。
这个保护系统是怎么工作的呢？它就像是一个小小的"潜水艇"，通过特殊的设计，让电器能够在水下保持稳定。
它还配备了一套"救生设备"，比如防水罩、绝缘材料等等，这些都是为了防止电器在遇到水时受到损害。
虽然注入式定子接地保护原理听起来很高科技，但其实它也很简单。
就像我们平时遇到的一些小问题，只需要一点点小小的智慧和技巧，就能轻松解决。
这个保护系统不仅适用于电器，还适用于其他需要"抗水"的物品哦！所以，下次当你看到电器被水"泡"得不成样子时，不要以为它们马上就会"罢工"哦。
20Hz自适应新原理发电机定子接地保护深入分析
20Hz 自适应新原理发电机定子接地保护深入分析姚晴林,赵 斌,郭宝甫,陈海龙(许继电气股份有限公司,河南省许昌市461000)摘要:提出了20H z 自适应新原理低电阻型定子接地保护,其整定值不是常数,能自适应地跟随单相接地点位置的变化而变化,无论发电机定子单相接地点位于何处,只要接地电流大于允许安全电流,新保护出口都能快速动作,克服了传统保护的缺点,显著提高了发电机运行的安全性。
分析了一些关键技术,如接地点零序电势的计算方法、动作联立各方程之间的关联,以及动作联立方程中不包含接地点位置 参数而为何 对保护特性有重大影响等问题。
关键词:发电机;定子接地保护;20H z 电源;注入式保护;自适应中图分类号:TM 764收稿日期:2009-03-09;修回日期:2009-08-06。
国家发明专利(ZL 200610017986.9)。
1 传统20Hz 定子接地保护特性及缺点当前国内外中性点经配电变压器接地的大容量发电机定子接地的首要主保护通常采用20H z 电源注入式保护(以下简称为传统20H z 保护),它的动作方程为:R g R g.set ,R g 为保护测量的接地故障点的接地电阻,R g.set 为保护的整定值,该整定值是运行人员以接地点位置 =20%处接地点电流大于允许安全电流时传统20H z 保护能动作为原则计算出来的,它是一个常数,不随 变化而变化。
为接地点距中性点之间的匝数占每相总匝数之比。
当 >20%,任一点单相接地时传统保护都会出现虽然接地电流已远大于允许安全电流但是此时的R g 却远大于传统保护整定值R g.set 的情况,导致传统保护拒动,这是传统20H z 保护在原理上的固有缺点。
2 20Hz 自适应新原理定子接地保护2.1 新保护的原理及编制软件的动作方程20H z 自适应新原理定子接地保护的接线与传统20H z 保护的接线相同[1-2]。
保护测量的接地电阻归算到配电变压器一次侧的值为:R g =n 2v 1Re Y(1)式中:Y 为保护测量的20H z 导纳归算到中性点配电变压器二次侧的值;n v 为配电变压器变比。
核电机组注入式定子接地保护若干问题探讨
5.华龙一号海外首堆发电机注入式定子接地保护的应用 [J], 洪琪旭;宋成洋;曹望刚
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【总页数】4页(P172-175)
【作 者】陈佳胜;张琦雪;郭自刚;王光;陈俊
【作者单位】南京南瑞继保电气有限公司,江苏南京211102;南京南瑞继保电气有限公司,江苏南京211102;南京南瑞继保电气有限公司,江苏南京211102;南京南瑞继保电气有限公司,江苏南京211102;南京南瑞继保电气有限公司,江苏南京211102
【正文语种】中 文
【中图分类】TM615;TP273
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核电机组注入式定子接地保护若干问题探讨
陈佳胜;张琦雪;郭自刚;王光;陈俊
【期刊名称】《电力自动化设备》
【年(卷),期】2016(036)010
【摘 要】针对大型核电机组注入式定子接地保护在现场应用中的问题,提出了单双接地点切换的注入式接地电阻计算模型和分段相角补偿的方法,满足了大型核电机组定子接地保护的需要.实际工程应用表明,单双接地点切换和分段相角补偿可以大幅提高核电机组注入式定子接地保护的接地电阻计算精度.针对现有注入式定子接地保护回路断线判别逻辑以及特殊故障情况下保护的动作行为,进行了分析并给出了相应的建议.
20Hz注入式定子接地保护应用中的特殊问题
摘 要 ： 针 对 某 电厂 燃 机 发 电机 配置 的 西 门子 ７ Ｕ Ｍ６ ２型发 电机 保 护 装 置 中 的 ２ Ｏ Ｈ ｚ注入 式 定 子 接 地 保 护 在 工程 应 用 和 调 试 期 间所 遇 到 的 电缆 电 阻影 响 采 样 电 压 问 题 和 电 流 互 感 器 安 装 位 置 问 题 进 行 了分 析 和 研 究 ， 提 出 了解 决方 法 ， 并 最终 实现 了理 想 的效 果 。 关键词 ： 注入 电 压 ； 定子接地 ； 电缆 电 阻
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｈ ｅ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ２ ０ Ｈ ｚ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｉ ｎ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ １ ０ ０ ％ ｓ ｔ ａ ｔ ｏ ｒ — ｇ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄ － ｆ ａ ｕ ｌ ｔ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗ ａ ｓ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ 。
ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｄ ｂ ｙ ｃ ａ ｂ ｌ ｅ ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ． ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｉ ｓ ａ ｂ ｏ ｕ ｔ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｔ ｅ ｏ ｆ ＣＴ． Ｔ ｈ ｅ ｙ ｗｅ ｒ ｅ ａ ｌ １ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｓ ｏ ｌ ｖ ｅ ｄ， ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｉｄ ｆ ｅ ｎ ｃ ｅ
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浅析SFC对20Hz注入式定子接地保护的影响孙鹏
摘要：近年来，燃气轮机联合循环电站在世界上发展十分迅速，燃气轮机只能通过其他动力来启动。
用燃气轮机发电机通过SFC供电来拖动燃气轮机成为越来越普遍的启动方式。
本文章从变频启动（SFC）系统和20Hz注入式定子接地保护技术特点，为燃机电厂SFC系统与定子接地保护的配合在启动调试过程出现的问题提供可参考文件。
关键词：燃机电站、变频启动、SFC、20Hz注入式定子接地保护
1引言
燃机电站的快速启动调峰，热效率利用高，能集体供热，低环境污染，厂用面积占地少等特点逐步成为大中型城市供热电厂替代电站，随着燃机发电机组容量不断提高，原由的异步电动机启动燃机的方式不能满足现设备启动要求，同时因轴系的启动力矩使启动电流瞬时增大对厂用电系统影响，提高了机组整体设备成本造价等因素；现阶段发展通过将同步发电机经SFC（变频器）转变为同步电动机来满足燃机机组的前期启动需求，满足了以设备技术缺陷，从而可以实现一套变频器装置系统可以为多台机组提供电源等优点。
2设备原理
2.1变频器启动系统介绍
启动初期同步发电机会以同步电动机的方式运行：静止变频器为发电机定子提供电压建立定子磁场，SEE（励磁系统）为发电子转子提供励磁电流建立转子磁场，发电机转子上产生的磁场与发电机定子磁场产生力矩带动燃机转子旋转，SFC通过控制逆变器晶闸管导通角度调节输出频率范围调节转速上升，当燃机转速达到65%或85%额定转速时（视不同机组而定），SFC和SEE同时退出运行即断开变频器输出隔离开关和励磁开关，此时燃机通过自身燃料做功继续维持转速上升，当转速至95%额定转速时燃控系统内的转速继电器动作，使SEE系统再次投入，为发电机转子提供励磁电流使发电机定子建压发电机并网。
按照SFC的运行设计一般分为不带发电机出口开关（GCB）和带发电机GCB 两种，前者通过主变高压侧开关并网，并网前SFC直接输出至发电机和主变压器低压侧连接的母线上，并网带负荷后通过厂用电快切切换厂用电源；也不利之处在于当发电机故障时只能断开主变高压侧开关实现停机，扩大了保护范围。
发电机带GCB的一般是常用设计的燃机机组系统方式，在发电机和主变中间加设GCB，这样能减少发电机故障时的设备保护范围，还避免了机组事故停机或发电机停运时切换厂用电的操作等，正常启动运行时启动电源通过GCB的发电机侧SFC变频专用隔刀供至发电机出线母线上去。
2.2变频器（SFC）技术特点
启动变频器是通过整流逆变原通过改变逆变器输出频率调节同步电动机的转速，有SFC断路器、变压器、整流器、直流电抗器、逆变器、变频出口断路器、脉冲触发单元、控制单元等。
其中整流器将交流电压整为直流电源，在输出直流侧配有直流电抗器用来减少叠加在直流电流上的交流分量限定在某一规定值,保持整流电流连续，减小电流脉动值,改善输出功率因数，逆变器是经大功率晶体管开关元件逆变为频率可变的信号装置。
在逆变输出回路中，输出电路信号PMW载波调制等效于正弦波的脉宽变化的方波和整流、逆变器都是由非线性原件组成，在输出方波波形是近似于稳态正
玄波波形在启动过程中变频器输入输出端都会产生高次谐波，从而偶次谐波和奇
次谐波出现在系统当，但燃气在启动时大多数都处于低频阶段，在低频阶段系统
中的谐波也会引起PT互感器二次线圈励磁饱和等。
同步发电机变频启时由两种运行方式：
一是在SFC和SEE投入前通过燃机控制系统将发电机中性点接地电阻前隔离
刀断开，由于发电机中性点断开使发电机成为了三相不接地系统，会使系统在启
动过程中产生不对称，一般来讲系统不对称会产生偶次谐波和奇次谐波出现在系
统当中（例如3次谐波或9次谐波等），会对继电保护的零序分量保护造成误动等。
二是在SFC和SEE投入时不将发电机中性接地断开，发电机还是中性点接地
系统，正常的中性点接地系统是一个三相对称系统不会出偶次谐波和奇次谐波，
但是因SFC设备由较多非线性原件构成和发电机定子绕组工艺的细微差别，从而
会出现不对称电流产生的零序电流从中性点流过，如在上文中所述的情况一样，
系统在输出时也出现偶次谐波和奇次谐波，这也会引起继电保护装置误动。
2.3 20HZ注入式定子接地保护
100%定子接地保护采用外部注入20Hz低频交流电源的方法，与发生接地故
障时产生的工频零序电压无关，可以测量包括发电机中性点在内的定子绕组的全
部接地故障。
它采用的测量原理完全不受发电机运行工况和停机状态下的的影响，测量工作持续进行。
以下按照西门子100%定子接地保护原理介绍：从发电机中性点注入一外部低频（20Hz）的交流电压源，其电源电压约为发
电机额定电压的1％。
如果在发电机中性点发生接地故障， 20Hz交流电压通过接地电阻产生电流。
通过测量产生的驱动电压和故障电流，继电保护计算故障电阻。
这个原理也检测在发电机端子发生的接地故障，也包括连接在机端的电压互感器。
从上述的保护原理，外部增加的20Hz信号发生器产生一个方波电压，幅值约为20Hz。
通过带通滤波器，方波信号注入到接地变压器或者中性点变压器的二次侧负载电阻，带通滤波装是将方波信号转成正玄波信号，同时存储能量。
带通滤
波器20Hz时等值电阻约为8Ω。
假设也有保护功能，在发电机机端发生接地保护
故障时，负载电阻承受了全部的零序电压，带通滤波器本身有较高的串联电阻有
效保护了20Hz信号发生器不受点的反馈电流冲击。
该保护功能具有报警和跳闸两个阶段。
这两个阶段可用同一个时间继电器延时。
检测接地电流只用于跳闸阶段。
接地电阻测量值的判断被闭锁在10Hz和
40Hz之间，因为在该频率范围内的零电压也可通过发电机启动或停机时产生。
此零序电压会与注入到发电机中性点系统内的使20Hz电压叠加，从而导致测量误
动和拒动。
但是电阻测量功能在低于10Hz时投入，并在高于40 Hz时在整个系统当中测量到的接地电流是有效的。
3.案例叙述
沙特某燃机电站，机组是SGT6-PAC5000型发电机额定转速3600r/min,机组额
定功率221MW额定电压60Hz。
机组整套设计采用西门子SFC、SEE、发电机保护
采用不同厂家双重配置（西门子和GE），发电机定子保护采用中性点20Hz注入
式定子接地，配一套20Hz源发生装置，1个block两台机组各配置一套SFC和SEE，SFC装置互为备用。
GT11机组在调试阶段，第一次燃机高速清吹顺控启动，发电机GCB变频启动隔刀Q91，GT11SFC出口隔离开关依次投入，13KV SFC和SEE高压开关合闸，SFC
和SEE投入同步发电机转为电动机运行，发电机转速稳定逐步上升，当燃机转速
升至16%时，发电机保护盘柜跳闸出口继电器动作发出跳闸指令，机组跳机；SFC 和SEE接收跳闸信号，同时推出运行。
经过查看保护动作记录为发电机定子接地
保护动作。
后逐一对双保护检查发电机保护定值、保护接线回路和保护装置配置
参数是否符合设计等无误。
再次启动机组，同在在上述问题是机组跳闸。
经调取相关记录分析发现当燃机转速在16%时发电机定子保护动作，与调取
频率曲线对比发现此时发电机频率约在9.6Hz左右，同时在SFC输出电流曲线上
分析三相系统存在三相电流不平衡和输出电压近似正玄波波形。
4.结合案例分析
4.1结合上述保护工作原理和设备技术特性分析保护动作原因:
1）发电机变频启动在燃气启动初期投入运行直到燃机自身做功能够维持机组转速继续上升时退出运行，大多时间发电机变频启动时长期在低频区域运行，保
护动作时正好在频率为9.6Hz，根据保护原理当发电机频率在10Hz以下该保护功
能不被闭锁跳闸输出。
2）SFC在工作阶段输出的数据分析时，三相电流、电压随着转速上升，在前
期启动低频阶段因SFC原件和负载原因出现系统不对称，后随转速逐步升高后此
现象消除，在变频启动阶段发电机中性点是不断开运行的，由于不对称系统产生
零序电流、电压注入到发电机中性点系统内使20Hz电压叠加影响了保护测量，
使保护装置误动
3）SFC输出的方波波形是近似于稳态正玄波波形，20Hz定子接地电源发生器输出的方波通过滤波器后近似正玄波波形，可能由于20Hz电源受SFC启动低频
阶段输出电源，两个近似波形使20Hz输出的电源叠加影响了保护测量，使保护
装置误动。
4.2 解决方法：
经与现场厂家研究，使用GCB Q91变频隔刀合闸位置闭锁该保护直至SFC系
统推出运行后开放该功能保护。
5.结束语
SFC启动时输出的电源，不止因产生的谐波对3谐波定子接地保护产生影响，同时也因自身在低频阶段运行时产生的零序电压和波形对20Hz保护装置测量和
电源装置在10Hz以下时也会产生影响引起保护误动作。
所以在变频机组中配置
20Hz注入式定子接地保护功能时也要考虑SFC启动在10Hz以时通过外部隔刀位
置闭锁该保护功能防止保护误动。
随着大型SFC启动燃机机组常态化建设，SFC
系统对发变组保护的影响相关技术研究需进一步深入、拓展和实践。
参考文献
[1]设备厂家技术说明书.
[2]电气变频调速设计技术.
[3]陈伟[三次谐波电压与20Hz信号注入定子接地保护整定分析]《中国电业:技术版》, 2012(1)第3节.
[4]罗德庭[发电机变频起动时波形分析及对策] 《中国电机工程学会青年学术
会议》 2008 第2节.。