技能培训专题-发电机定子绕组单相接地保护 (2).ppt

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1、7.3发电机定子绕组单相接地保护7.3.1发电机定子绕组单相接地时电气量的特征发电机中性点不接地时中性点不接地的发电机，当发电机内部单相接地时，接地电容电流应在规定的允许值之内，如表7.1所示。大型发电机由于造价昂贵，结构复杂，检修困难，且容量的增大使得其接地故障电流也随之增大，为了防止故障电流烧坏铁芯，大型发电机有的装设了消弧线圈，通过消弧线圈的电感电流与接地电容电流的相互抵消，把定子单相接地故障电流限制在规定的允许值之内。发电机额定电压（kV）发电机额定容量（MVA）接地电容电流允许值（A）6.3<50410.5汽轮发电机50~1003水轮发电机10~10013.8~15.75汽轮发电机

2、125~2002（氢冷发电机为2.5）水轮发电机40~22518~20300~6001表7.1发电机定子绕组单相接地故障电流允许值发电机中性点接高阻接地时对于中性点采用高阻接地方式的发电机（即中性点经配电变压器接地，配电变压器的二次侧接小电阻），其主要目的是限制发电机单相接地时的暂态过电压，防止暂态过电压破坏了定子绕组绝缘，但另一方面也人为地增大了故障电流。因此采用这种方式接地的发电机定子接地保护应选择尽快跳闸。假设A相在距离定子绕组中心点α处发生金属性接地故障，如图7-7所示，其中表示α中性点到故障点的绕组占全部绕组的百分数，作近似估计时机端各相对地电势为：故障零序电压：中性点不接地时零序

3、等效网络如下图所示，故障点的接地电流为：Cf----发电机各相对地电容；Cw----发电机外部各元件对地电容。中性点经消弧线圈接地时零序等效网络如下图所示，故障点的接地电流为：Cf----发电机各相对地电容；Cw----发电机外部各元件对地电容；L----消弧线圈电感。欠补偿运行方式----补偿的感性电流小于接地容性电流，这样有利于减小电力变压器耦合电容传递的过电压。在大型发电机变压器组单元接线的情况下，由于总电容为定值，一般采用欠补偿运行方式。7.3.2利用零序电压构成的定子单相接地保护零序电压随故障点位置变化的曲线如右所示。越靠近机端，故障点的零序电压就越高，可利用基波零序电压构成定子单

4、相接地保护。Uop为零序电压定子接地保护的动作电压。零序电压保护常用于发电机变压器组（下图左）接地保护，其原理接线如下图右所示。零序电压可取自发电机机端TV开口三角绕组或中性点TV二次侧。当保护动作于跳闸且零序电压取自发电机机端TV开口三角绕组时需要有TV一次侧断线的闭锁措施。定子绕组三相接地时3U0与α关系影响不平衡零序电压的因素主要有：1、发电机的三次谐波电势；2、机端三相TV各相间变比误差；3、发电机电压系统中三相对地绝缘不一致；4、主变高压侧接地故障时由变压器高压侧传递到发电机系统的零序电压。7.3.3三次谐波电压构成的定子单相接地保护1保护原理把发电机的对地电容等效地看作集中在发电

5、机的中性点N和机端S，且每相的电容大小都是0.5Cf，并将发电机端引出线、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Cw也等效在机端，并设三次谐波电势为E3。发电机中性点不接地时发电机端的三次谐波电压为：等值电路图如下：发电机中性点侧的三次谐波电压为：发电机端三次谐波电压和中性点三次谐波电压之比为：正常运行时----UN3>US3发电机孤立运行时----UN3=US3发电机中性点经消弧线圈接地时发电机端对三次谐波的等值电抗为：等值电路图如下：发电机中性点侧对三次谐波的等值电抗为：发电机端三次谐波电压和中性点三次谐波电压之比为：正常运行时----UN3>US3发电机孤立运行时--

6、--UN3/US3=7/9假设基波电容电流被完全补偿当发电机定子绕组发生金属性单相接地时，设接地发生在距中性点α，其等值电路如图7-13所示，此时不管发电机中性点是否接有消弧线圈，总有UN3=αE3和US3=(1-α)E3，两者相比，得：动作量：US3制动量：UN3动作条件：US3≥UN3正常运行：保护不可能动作中性点附近接地：有很高灵敏性图7-13：发电机单相接地时三次谐波电动势分布的等值电路图图7-14：中性点电压和机端电压随故障点的变化曲线100%定子绕组单相接地保护＝三次谐波接地保护＋基波零序电压接地保护利用三次谐波构成接地保护：可反应发电机绕组中α<0.15范围内的单相接地故障，并

7、且当故障点越靠近中性点时，保护的灵敏度越高。利用基波零序电压构成接地保护：可反应α>0.15范围内的单相接地故障，且当故障点越靠近发电机机端时，保护的灵敏性就越高。2反应三次谐波电压比值的定子单相接地保护动作判据为：其中β为整定比值。需指出，发电机中性点不接地或经消弧线圈接地与发电机经配电变压器高阻接地时，两者的比值整定值β是有区别的。3改进的反应三次谐波电压比值的定子单相接地保护改进的动作判据为：发电机发生