发电机定子接地故障探究

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1、发电机定子接地故障探究　　一、发电机定子一点接地的故障以及处理　　1、定子接地的故障及判断　　发电机发出定子接地报警后，应判明接地相别和真、假接地。当定子一相为金属性接地时，通过切换定子电压表可测得接地相对地电压为零，非接地相对地电压为线电压，各线电压不变且平衡。定子绝缘电阻测量测得定子接地电压表指示为零序电压值。由于定子接地电压表接在发电机电压互感器开口三角绕组的两端，因此，正常运行时定子接地电压表的指示为零(开口三角形接线的三相绕组相电压相量和为零)，当定子绕组出现一相接地时，因开口三角形连接的二次绕组连接的三相绕组相电压为100/3V，故定子接地电压表的指示应为100

2、/3=100V。如果一点接地发生在定子绕组的内部或发电机出口，且为电阻性，或接地发生在发变组主变压器低压绕组内，切换测量定子电压表，测得接地相对地电压大于零而小于相电压，非接地相对地电压大于相电压而小于线电压，定子接地指示小于100V。当发电机电压互感器高压侧一相或两相熔断器熔断时，其二次侧开口三角绕组端电压也要升高。如U相熔断器熔断，发电机各相对地电压未发生变化，仍为相电压，但电压互感器的二次侧电压测量值因U相熔断发生了变化，即UuvUin。对于容量或接地电容电流大于上述规定的发电机，当定子电压回路单相接地时，要求立即将发电机解列并灭磁。这是考虑接地发生在发电机内部，接地

3、电弧电流易使铁心损坏，另外，接地电容电流能使铁心熔化，熔化的铁心又会引起损坏区域的扩大，使有效铁心着火，由单相短路发展为相间短路。当接到定子接地报警后，应判明真、假接地。若判明为真接地，应检查发电机本体及所连接的一次回路，如接地点在发电机外部，应设法消除。如将厂用电倒地相对地电压降低(或等于零)，非接地相对地电压升高(大于相电压但不超过线电压)，而线电压仍平衡。假接地时，相对地电压不会升高，线电压也不平衡。　　二、同步发电机定子单相接地故障暂态仿真及保护方案　　定子绕组单相接地故障是发电机最常见的一种故障，而且往往是更为严重的绕组内部短路故障发生的先兆，定子绕组单相接地保护

4、的可靠与灵敏动作可以大大降低内部短路故障的发生几率，减少故障造成的损失。本文首先提出了利用基波零序电压构成的定子接地保护的原理，这种保护的方法简单可靠，但是由于整定值较高，因此，当中性点附近发生接地时，保护装置不能动作，因而在中性点附近会出现死区。为了弥补在中性点附近存在的死区，实现100%定子接地保护，我们提出了基于稳态的三次谐波电压的保护，但是传统的三次谐波电压保护在运行中容易误动，并且随着定子绕组对地电容的增加，灵敏度降低，很难满足目前对保护灵敏度不断提高的要求。目前，基于稳态量的基波零序电压与三次谐波电压保护组合实现100%定子绕组接地保护得到广泛的应用。但是，当接

5、地故障的过渡电阻较大时，故障前后的稳态量变化很小，但故障后仍存在故障暂态过程，根据发电机发生定子单相接地故障后机端和中性点零序电压故障暂态分量近似相同的特点，提出了基于零序电压故障暂态分量的发电机定子单相接地保护方案;第一种形式将基波零序电压与三次谐波电压分开处理;第二种形式无需将两者分开，直接把机端和中性点两侧零序电压故障暂态分量的和与差作为保护动作信号与制动信号，通过比较相应信号的谱能量大小检测定子单相接地故障。　　1、单相接地故障保护方案研究的重要意义　　我国电力工业已基本进入大电网、大电厂、大机组、高电压输电、高度自动控制的新时代。由于发电机单机容量很大，其安全运行

6、与否直接影响电网的稳定性。同时，现代大型发电机结构复杂、造价昂贵，一旦发生故障遭受损坏，停机检修需要较长时间，将造成巨大的直接和间接经济损失。这些都对发电机的安全保障-继电保护系统在可靠性、灵敏性、选择性和快速性等方面提出了更高的要求。　　运行经验和理论分析表明，定子绕组内部故障对发电机的破坏最为严重。相比之下，虽然定子绕组单相接地故障对发电机的损伤程度较小，但由于它是发电机最常见的一种故障，而且往往是更为严重的内部相间或匝间短路故障发生的先兆，定子绕组单相接地保护的可靠与灵敏动作可以大大降低更为严重的内部短路故障发生几率。如果定子单相接地故障电流不大，对发电机定子铁芯的损

7、伤就可以避免，故障造成的经济损失减少。因此，定子绕组单相接地保护对预防严重的内部短路故障具有重要意义。　　2、国内外关于单相接地故障保护方案研究的发展现状　　目前广泛应用的较为成熟的传统的发电机定子单相接地保护方案有以下两种。第一种是双频式定子单相接地保护，是对基波零序电压型保护方案和三次谐波电压型保护方案的统称。其中基波零序电压型保护方案是在发生单相接地时，通过检测机端或中性点处零序电压来判别接地故障，简便易行。但由于发电机三相绕组对地电容不完全对称，正常时中性点存在位移电压，该方案在中性点附近存在保护死区，并且