发电机的定子绕组单相接地保护

发电机为什么要装设定子绕组单相接地保护？~

发电机是电力系统中最重要的设备之一，其外壳都进行安全接地。发电机定子绕组与铁芯间的绝缘破坏，就形成了定子单相接地故障，这是一种最常见的发电机故障。发生定子单相接地后，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，也容易也展成危害更大的定子绕组相间或匝间短路，因此，应装设发电机定子绕组单相接地保护。
发电机单相接地允许值，见表7-1。当发电机单相接地电流不超过允许值时，单相接地保护可带时限动作于信号。

发电机的定子绕组单相接地保护
发电机定子绕组单相接地保护
为了安全，发电机外壳都是接地的，因此，发电机的定子某相绕组绝缘损坏时发生的对
外壳短路就是单相接地。单相接地的危害，主要是故障点的电弧烧伤定子铁芯，扩大绕组绝
缘的损坏程度，并进一步使之发展为匝间短路或相间短路，甚至使发电机遭受更严重的破坏。
定子绕组单相接地的特点
设在定子绕组A
相距中性点S
处发生单相接地，则故障相的对
地电压UAD=0,非故障相电压为线电压。A
故障点的零序电压为相电压，且电压与S
成正比，即故障点离B
中性点越远，零序电压越高。C
以往认为,发电机的定子绕组是全绝缘的,中性点附近运行
电压低,难以发生接地点，即使发生接地点，接地电流小，不会
对铁芯造成损坏，因此允许接地保护中性点附近有一定的死区．
U
接地点电压
然而实际的运行经验说明，即使接地电流很小，若不及时发现，
以至于运行时间持续，也会对铁芯造成严重的破坏，同时，厂采用的水内冷式的机组，考虑中性点附近定子绕组漏水，造
成绝缘损坏的可能性很大，应装设无死区的，即具有100％
保护区的定子绕组接地保护．
定子接地保护：
一般发电机设置了两种接地保护，一种是UB
X117型，95％定子接保护，采用响应电压偏
移的电压继电器，保护定子绕组从机端至中性点方
向95％，为了避开三次等高次谐波的影响，继电
器配有低通滤波器，以抑制谐波电压，特别是三次
谐波的影响。
当靠近发电机定子绕组中性点时，零序电压低，
如果零电压小于电压继电器的动作电压，那定子9
5％接地保护不动作．故设置外加电源式的定子1
00％接地保护．
其基本原理是在发电机定子内注入一个1／4
发电机95%接地保护
开口三角电压互
感器
高次谐波电压滤
过器
接地保护继电器
频率的电压，正常运行时，在定子与接地点之间只有电容电流流过，发电机中性点处和厂
变
A
高压侧接地点处反馈电压相互抵消。当绝缘电阻为∞时，显示为
0；当直接接地时，
显示为100%。100%接地保护设置的报警值为5%，跳闸值为55%，跳开所有的开关。

　　发电机的定子绕组单相接地保护
　　发电机定子绕组单相接地保护 为了安全，发电机外壳都是接地的，因此，发电机的定子某相绕组绝缘损坏时发生的对 外壳短路就是单相接地。单相接地的危害，主要是故障点的电弧烧伤定子铁芯，扩大绕组绝 缘的损坏程度，并进一步使之发展为匝间短路或相间短路，甚至使发电机遭受更严重的破坏。
　　定子绕组单相接地的特点
　　设在定子绕组A 相距中性点S 处发生单相接地，则故障相的对 地电压UAD=0,非故障相电压为线电压。A 故障点的零序电压为相电压，且电压与S 成正比，即故障点离B 中性点越远，零序电压越高。C 以往认为,发电机的定子绕组是全绝缘的,中性点附近运行 电压低,难以发生接地点，即使发生接地点，接地电流小，不会 对铁芯造成损坏，因此允许接地保护中性点附近有一定的死区． U 接地点电压 然而实际的运行经验说明，即使接地电流很小，若不及时发现， 以至于运行时间持续，也会对铁芯造成严重的破坏，同时，厂采用的水内冷式的机组，考虑中性点附近定子绕组漏水，造 成绝缘损坏的可能性很大，应装设无死区的，即具有100％ 保护区的定子绕组接地保护． 定子接地保护： 一般发电机设置了两种接地保护，一种是UB X117型，95％定子接保护，采用响应电压偏 移的电压继电器，保护定子绕组从机端至中性点方 向95％，为了避开三次等高次谐波的影响，继电 器配有低通滤波器，以抑制谐波电压，特别是三次 谐波的影响。
　　当靠近发电机定子绕组中性点时，零序电压低， 如果零电压小于电压继电器的动作电压，那定子9 5％接地保护不动作．故设置外加电源式的定子1 00％接地保护． 其基本原理是在发电机定子内注入一个1／4 发电机95%接地保护 开口三角电压互 感器 高次谐波电压滤 过器 接地保护继电器 频率的电压，正常运行时，在定子与接地点之间只有电容电流流过，发电机中性点处和厂 变 A 高压侧接地点处反馈电压相互抵消。当绝缘电阻为∞时，显示为 0；当直接接地时， 显示为100%。100%接地保护设置的报警值为5%，跳闸值为55%，跳开所有的开关。

目前，国内生产及运行的微机型定子接地保护的类型，主要有零序电压式、零序电流式及双频式100%的定子接地保护。
一、零序电压式定子接地保护的整定计算
1、零序动作电压
零序电压式定子接地保护的动作电压，应按躲过发电机正常工况下及恶劣条件下发电机系统产生的最大横向零序电压来整定，即Udz0=Krel*U0max
Udz0：零序电压式定子接地保护的动作电压
Krel：可靠系数，取1.2~1.3
U0max：发电机正常运行时的最大横向零序电压
影响U0max的因素主要有：
a、发电机的三次谐波电势
b、机端三相TV各相间的变比及角误差（主要是TV一次绕组对三次绕组之间的比误差）
c、发电机电压系统中三相对地绝缘不一致
d、主变压器高压侧发生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
测量表明：
a、并网运行发电机的三次谐波电势与发电机的负荷有关，最大可达发电机电压的5%~7%。在发电机机端TV开口三角形绕组两端及中性点TV二次产生的电压最大各位3V。如果定子接地保护能有效滤去三次谐波电压，在进行定值整定时可不考虑这一电压。
b、机端三相TV的一次绕组对三次绕组之间变比不一致，在机端TV开口三角形绕组两端产生基波电压通常有0.5~1.5V。
c、主变压器高压侧发生接地故障时，有变压器高压侧传递到发电机系统的零序电压，主要决定于变压器高压侧绕组与发电机侧（低压侧）绕组之间的耦合电容。对于电压等级为220kV及以上的变压器，高压侧零序电压传递到发电机系统侧的分量很小。另外通过延时可以躲过这一电压的影响。因此，整定定子接地保护的动作电压时，可以不考虑这一因素。
d、引起发电机三相对地绝缘不一致的因素是多种多样的，主要是发电机三相绕组对地绝缘固有的不一致，以及外界环境的影响。当发电机母线经穿墙套管－裸导线与室外的主变压器或厂用高压变压器连接时，在雨天很容易引起发电机系统三相对地绝缘不对称。运行实践表明：最严重时，在发电机系统产生的零序电压可达发电机额定电压的8～10%，即将在机端TV开口三角绕组两端或中性点TV二次产生8~10V的电压。发电机三相绕组对地绝缘固有不一致引起的零序电压，最大为2%，即2V（二次值）。

考虑到上述种种因素，Udz0可取5~15V。
a、对于发电机出线至主变压器及厂用高压变压器均采用全封闭系统的大型发电机组，且零序电压式定子接地保护具有较高的三次谐波滤过比时，Udz0可取5~7V。
b、当由发电机定子出线至主变压器及高压厂用变压器（在室外）经穿墙套管－裸导线连接、且位于环境污染严重地区的发电机，Udz0可取10~12V。
c、对于其他发电机，当接地保护不反应三次谐波电压时，Udz0可取7~10V。
d、对于出线全封闭的发电机，Udz0可取5V。

2、动作延时
为躲过主变压器高压侧或中压侧（大电流系统侧）接地故障时对发电机定子接地保护的影响，零序电压式定子接地保护的延时，应与主变压器大电流系统侧接地保护最长的动作延时相配合，即：t=t0max+t1
t零序电压式定子接地保护的动作时间
t0max主变压器高压侧（或中压侧）接地保护最长的动作时间
t1是时间级差，取0.3～0.5S
3、出口方式的确定
零序电压式定子接地保护的出口方式，应根据发电机的结构、容量及发电机电压系统中的主接线状况而定。
（1）对于双水内冷式发电机，不论容量及接地故障时接地电流的大小，都应动作于跳闸
（2）对于非双水内冷式发电机，当定子单相接地时的最大接地电流大于发电机的安全允许接地电流（4、3、2、1A）时，应作用于跳闸
（3）对于定子单相接地时，其接地电流小于发电机的安全允许接地电流的中、小型机组，可作用于信号。

二、零序电流式定子接地保护的整定计算
目前，国内运行的零序电流式定子接地保护主要有两种：一种是容量为10~25MW及以下的小型发电机，在发电机的三相引出线上套有无变比的零序电流互感器，其二次电流接入保护装置；另一种是国外生产的大型发电机，发电机的中性点经电阻接地，在接地线上套一电流互感器，将其二次电流接入保护装置。
1、小机组的零序电流式定子接地保护的整定计算
为使小机组的零序电流式接地保护能可靠动作，在对该型保护进行整定计算之前，应首先计算出发电机电压系统单相接地时的最大电容电流。
（1）动作电流的整定。当单相接地的电容电流大于发电机安全允许电流时，接地保护的动作电流为Idz0=Krel*Iog
Idz0:接地保护的动作电流（一次值）
Krel：可靠系数，取0.8~0.9
Iog：发电机的安全允许电流
当单相接地时的最大电容电流小于发电机安全允许电流时，接地保护的动作电流应为Idz0=Krel*Iod
Idz0：接地保护的动作电流
Krel：可靠系数，取0.8~0.9
Iod：单相接地时的最大电容电流
（2）动作时间及出口方式。
保护的动作时间可取5~6S，作用于信号或跳闸（当最大接地电容电流大于安全允许电流时，作用于跳闸，否则作用于信号）
2、大机组的零序电流式定子接地保护的整定计算
（1）动作电流的整定
该类型定子接地保护的动作电流，应按规定的所保护的定子绕组接地范围来整定。当要求的保护范围为85%~90%的定子绕组时Idz0=(KX*UN)/(NTA*R)
KX：比例系数，取0.1~0.15
Idz0：定子接地保护的动作电流
R：发电机中性点的接地电阻
NTA：中性点TA的变比
UN：发电机的额定电压（相电压，即等于线电压除以根3）
（2）动作时间及出口方式。保护的动作延时，取0.5~1s，作用于解列灭磁。

三、双频式100%定子接地保护的整定计算
双频式100%定子接地保护，由零序电压式定子接地保护和三次谐波式定子接地保护构成。前者主要保护由发电机端部向机内80%~90%的定子绕组接地故障；后者主要保护由发电机中性点向机内20%~30%的定子绕组接地故障。
目前，国内生产及应用的三次谐波式定子接地保护，主要有绝对值比较式和幅值相位比较式。
绝对值比较式：│US3│≥KZ│UN3│+△U3
幅值相位比较式：│K1*US3-K2*UN3││≥KZ│UN3│
US3、UN3：分别为机端及中性点的三次谐波电压（机端TV三次及中性点TV二次值）
K1、K2：幅值及相位平衡系数
△U3：动作门槛值，取0.2~0.3V
KZ：制动系数
1、K1、K2的整定
K1、K2在现场实际整定，通常在发电机空载额定电压时通过调平衡来确定，即发电机并网之前，电压升至额定值，调节K1、K2使动作量近似为零，K1、K2便确定了。
但是，对于北京重型机械厂生产的100MW汽轮发电机，由于机端三次谐波电压与中性点的三次谐波电压的变化规律较特殊，应在并网后带15%额定有功下进行整定K1及K2。
2、KZ的整定
对于汽轮发电机变压器组（北京重型机械厂生产的100MW机组例外），KZ一般可取0.4~0.9。具体取值应根据实际的发电机及系统确定。
当发电机在带10%~20%的有功负荷工况下，若US3与UN3之间相位差的变化（与空载时的相位差相比较）超过10°～15°时，KZ可取0.8~0.9时，KZ可取0.8~0.9；而当相位差小于10°时，可取0.4~0.6。
对于水轮发电机，KZ最好取0.2~0.3。
待K1、K2及KZ整定之后，应在发电机中性点做真机接地试验，以效验保护的动作灵敏度。
a、对于中性点不接地或经过消弧线圈接地汽轮发电机，当中心点经4~5kΩ的电阻接地时，发电机定子接地保护应可靠动作。
b、对于中性点经中阻抗接地或配电变压器接地的汽轮发电机，当中性点经2~3kΩ的电阻接地时，应保证接地保护可靠动作。
c、对于中性点经配电变压器接地的水轮发电机，当中性点经1~2kΩ的电阻接地时，接地保护应可靠动作。
3、动作延时
三次谐波定子接地保护动作后，应经5~6S作用于跳闸或信号。若整定时间过短，则在非正常停机时可能误发信号。

共同组成发电机的100%定子接地保护

不罗唆了，楼上已经剪了很大的一篇了，基波零序瞬时跳闸，三次谐波动作于发信号
基波零序可以用保护校验装置模拟做，三次谐波需开机实测再整定，具体参照保护装置的说明书或与厂家沟通（因为不同厂家不一样）

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江洲区15091893188： 发电机定子绕组单相接地对发电机有危险吗?怎样监视单相接地? - ？
郅强开顺： 一、中性点不接地系统定子绕组单相接地对定子本身没有太大的危害,但如果采用的是中性点直接接地或经消弧线圈接地会产生大电流,其危害就较大了,可能将定子损毁;二、其监视方法一般采用开口三角电压的方法进行监视

江洲区15091893188： 什么是发电机定子100%接地保护?怎么实现的?谢谢! - ？
郅强开顺： 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了绕组相间或匝间短路,发电机定子100%接地...

江洲区15091893188： 发电机定子绕组单相接地对发电机有何危险? ？
郅强开顺： 发电机的中性点是绝缘的,如果其中一相接地,表面看是无法构成回路,但是由于带电体与处于低电位的铁芯间有电容存在,当有一相发生接地时,接地点就有电流流过.单相接地电流的大小与接地绕组的份额成正比.当机端发生金属性接地时,接地电流最大.故障点有电流流过,就可能产生电弧,当接地电流大于5A时,就会有烧坏铁芯的危险.此外,单相接地故障还会进一步发展为匝间短路或相间短路,损坏发电机.

江洲区15091893188： 发电机单相接地意义何在?注意事项是什么? ？
郅强开顺： 如果说定子绕组绝缘损坏和单相接地故障是难免,由此而殃及定子铁芯则应该尽量避免,为此应设法减小定子绕组单相接地电流,同时缩短故障的持续时间.

江洲区15091893188： 发电机应装设哪些保护?它们的作用是什么? - ？
郅强开顺： 对于发电机可能发生的故障和不正常工作状态,应根据发电机的容量有选择地装设以下保护. 1、纵联差动保护.为定子绕组及其引出线的相间短路保护. 2、横联差动保护.为定子绕组一相匝间短路保护.只有当一相定子绕组有两...

江洲区15091893188： 定子绕组单相接地对发电机有危险吗?怎样监视单相接地? - ？
郅强开顺： 有危险,接地处会打火,烧坏附近的绝缘,引起故障扩大,还会引起其他两相对地电压升高.引起绝缘薄弱处绝缘击穿,造成两相对地短路,故障扩大,因此一般规程规定发电机定子一相接地运行时间不能超过2小时.监视最笨的办法是三相对地电压表,正常时三相电压表显示为相电压,比如10.5KV出线的电动机显示为6KV左右,有一相接地时,接地相电压显示为0V,其余两相电压显示为10.5KV现在有专门的继电保护系统监视发电机单相接地 我只见过一次单相接地的情况,但是是发电机外部,分路拉试,很快能找到接地点