定子繞組單相接地

定子繞組單相接地100％定子接地保護(hù)的必要性1定子繞組單相接地，是相間、匝間短路的先兆a單相接地引起非故障相及中性點(diǎn)電位升高。b

中性點(diǎn)附近經(jīng)過(guò)渡電阻接地若保護(hù)靈敏度不夠而未動(dòng)作，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行，在機(jī)端側(cè)再發(fā)生第二點(diǎn)接地，中性點(diǎn)電位升高，第一個(gè)接地點(diǎn)接地電流增大，而過(guò)渡電阻減小，結(jié)果發(fā)生相間或匝間嚴(yán)重短路。2其次單相接地引起鐵心的損傷。機(jī)組越大分布電容越大，接地容性電流越大。正常運(yùn)行時(shí)的基波零序電壓當(dāng)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)不論何種接地方式，即使三相電勢(shì)完全對(duì)稱(chēng)相等，由于發(fā)電機(jī)電壓系統(tǒng)三相對(duì)地電容不完全相等，中性點(diǎn)也有一定的不平衡電壓存在。這個(gè)不平衡電壓一般為額定電壓的百分之幾。發(fā)電機(jī)TV的一次等效圖

發(fā)變組系統(tǒng)對(duì)地等效阻抗對(duì)測(cè)量的影響

不平衡危害：不僅測(cè)量不準(zhǔn)而且激發(fā)諧振。中性點(diǎn)消弧線(xiàn)圈或接地變接地，一次額定電壓滿(mǎn)足相電壓鐵心不飽和，并留有裕度。以防止與三相對(duì)地電容產(chǎn)生鐵磁諧振，也容易發(fā)生間歇性弧光接地過(guò)電壓。

單相接地故障時(shí)的基波零序電壓零序電壓U0既是發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)的位移電壓，也是定子繞組任一相任一點(diǎn)的零序電壓，基波零序電壓定子接地保護(hù)的動(dòng)作電壓，一般可降到5~10V

對(duì)于主變壓器高壓側(cè)中性點(diǎn)不論是否接地，當(dāng)高壓系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，直接傳遞給發(fā)電機(jī)的零序電壓超過(guò)定子接地保護(hù)的動(dòng)作值，對(duì)于跳閘接地保護(hù)可以經(jīng)主變高壓側(cè)零序電壓閉鎖，基波報(bào)警可以用時(shí)間避開(kāi)。但是反過(guò)來(lái)定子接地不影響主變高壓側(cè)電壓?；阈螂妷盒投ㄗ咏拥乇Ｗo(hù)簡(jiǎn)單可靠，是現(xiàn)在用的比較普遍的保護(hù)，保護(hù)區(qū)80%~90%。不足點(diǎn)：發(fā)電機(jī)側(cè)接地與主變低壓側(cè)和廠(chǎng)變高壓側(cè)接地?zé)o法區(qū)分。接地零序電壓較低時(shí)借助三次諧波分布來(lái)大概判斷是發(fā)電機(jī)內(nèi)部還是外部。

中性點(diǎn)接地時(shí)基波保護(hù)存在死區(qū)。三次諧波電壓產(chǎn)生1由于發(fā)電機(jī)氣隙磁通密度分布非正弦分布和鐵磁飽和影響，在定子繞組中感應(yīng)電勢(shì)除基波分量外還含有高次諧波，其中三次諧波含量較高。2對(duì)于水電機(jī)組三次諧波電壓隨無(wú)功近似線(xiàn)性增長(zhǎng)。這是因?yàn)橥箻O發(fā)電機(jī)帶感性無(wú)功時(shí)，縱軸電樞反應(yīng)將對(duì)三次諧波勵(lì)磁勢(shì)起助磁作用，而且隨無(wú)功增大勵(lì)磁必相應(yīng)增大，勵(lì)磁磁通勢(shì)三次諧波必然增大。3TV飽和引起。將引起三次諧波的虛假增大。4三次諧波等效源存在于定子繞組中，與定子基波電壓共存。在TV二次開(kāi)口測(cè)量到的三次諧波電壓只是等效源中的部分。只有中性點(diǎn)接地時(shí)機(jī)端三次諧波電壓等于等效源電壓。

發(fā)電機(jī)三次諧波電勢(shì)的分布特點(diǎn)

如果把發(fā)電機(jī)的對(duì)地電容等效地看作集中在發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)N和機(jī)端S，每端為1/2Cof，并將發(fā)電機(jī)端引出線(xiàn)、升壓變壓器、廠(chǎng)用變壓器以及電壓互感器等設(shè)備的每相對(duì)地電容Cos也等效地放在機(jī)端，則正常運(yùn)行情況下的等效網(wǎng)絡(luò)如圖1-32所示，同此即可求出中性點(diǎn)及機(jī)端的三次諧波電壓分別為：

當(dāng)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地時(shí)，其等值電路如圖1-33所示，假設(shè)基波電容電流得到完補(bǔ)償，則

此時(shí)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)側(cè)對(duì)三次諧波的等值電抗為

發(fā)電機(jī)端對(duì)三次諧波的等值電抗為

發(fā)電機(jī)端三次諧波電壓和中性點(diǎn)三次諧波電壓之比為

上式表明，接入消弧圈以后，中性點(diǎn)的三次諧波電壓UN3在正常運(yùn)行時(shí)比機(jī)端三次諧波電壓US3更大。在發(fā)電機(jī)出線(xiàn)端開(kāi)路時(shí)，COS=0，則在正常運(yùn)行情況下，盡管發(fā)電機(jī)的三次諧波電勢(shì)E3隨著發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行狀況而改變，但是其機(jī)端三次諧波電壓與中性點(diǎn)三次諧波電壓的比值總是符合以上關(guān)系的。

當(dāng)發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生金屬性單相接地時(shí)，設(shè)接地發(fā)生在距中性點(diǎn)α處，其等值電路如圖1-34所示。此時(shí)不管發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)是否接有消弧線(xiàn)圈，恒有

US3、UN3隨α而變化的關(guān)系如圖1-35所示。當(dāng)α<50%時(shí)，恒有US3>UN3.100%定子接地保護(hù)因此，如果利用機(jī)端三次諧波電壓US3作為動(dòng)作量，而用中性點(diǎn)側(cè)三次諧波電壓作為制動(dòng)量來(lái)構(gòu)成接地保護(hù)，且當(dāng)US3與UN3相比較作為保護(hù)的動(dòng)作條件，則在正常運(yùn)行時(shí)保護(hù)不可能動(dòng)作，而當(dāng)中性點(diǎn)附近發(fā)生接地時(shí)，則具有很高的靈敏性。利用這種原理構(gòu)成的接地保護(hù)，可以反應(yīng)定子繞組中性點(diǎn)側(cè)約50%范圍以?xún)?nèi)的接地故障。

現(xiàn)有定子接地保護(hù)存在問(wèn)題三次諧波電壓比率判據(jù)－啟停機(jī)過(guò)程中易誤動(dòng)－正常運(yùn)行機(jī)組頻率變化時(shí)，三次諧波濾過(guò)比下降，易導(dǎo)致誤動(dòng)調(diào)整型三次諧波電壓判據(jù)－啟停機(jī)過(guò)程中易誤動(dòng)－正常運(yùn)行機(jī)組頻率變化時(shí)，三次諧波濾過(guò)比下降，易導(dǎo)致誤動(dòng)－運(yùn)行方式變化時(shí)，易誤動(dòng)自適應(yīng)三次諧波電壓比率判據(jù)：發(fā)變組并網(wǎng)前后機(jī)端等效電容變化較大，并網(wǎng)前、后各設(shè)一個(gè)定值，根據(jù)各自狀態(tài)下裝置實(shí)時(shí)顯示的最大三次諧波電壓比率值整定，裝置根據(jù)斷路器位置接點(diǎn)和負(fù)荷電流自動(dòng)適應(yīng)狀態(tài)變化頻率跟蹤和數(shù)字濾波器相結(jié)合，在頻率45～55Hz范圍內(nèi)三次諧波電壓濾過(guò)比不受影響定子接地保護(hù)的功能特點(diǎn)正常運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)零序電壓波形()定子接地保護(hù)的功能特點(diǎn)95%定子接地保護(hù)靈敏段：動(dòng)作于出口時(shí)中性點(diǎn)零序電壓經(jīng)主變高、中壓側(cè)零序電壓閉鎖，以防止區(qū)外故障時(shí)定子接地基波零序電壓靈敏段誤動(dòng)。動(dòng)作于信號(hào)時(shí)只判中性點(diǎn)零序電壓高定值段：躲過(guò)各種情況下最大不平衡電壓定子接地保護(hù)的功能特點(diǎn)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)40%接地電壓波形(動(dòng)模試驗(yàn))定子接地保護(hù)的功能特點(diǎn)自適應(yīng)三次諧波電壓比率判據(jù)優(yōu)點(diǎn)：

頻率變化不會(huì)誤動(dòng)解決了機(jī)組啟停機(jī)過(guò)程中三次諧波電壓比率判據(jù)誤動(dòng)的問(wèn)題。定子接地保護(hù)的功能特點(diǎn)三次諧波電壓差動(dòng)判據(jù)：正常運(yùn)行時(shí)，機(jī)端、中性點(diǎn)三次諧波電壓幅值、相位在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)整系數(shù)kt使正常運(yùn)行時(shí)差電壓接近為0；可以保護(hù)100％的定子接地定子接地保護(hù)的功能特點(diǎn)媽灣電廠(chǎng)正常運(yùn)行三次諧波差動(dòng)波形：定子接地保