发电机定子接地保护动作分析及防范措施

一起发电机定子接地保护动作原因分析及对策摘要：针对一起发电机定子接地保护动作事件，根据发变组故障录波信息，结合现场试验和检查情况，得出发电机定子接地保护动作原因为励磁变测温元件质量和设计缺陷。

针对该问题提出防范措施，提高了机组运行的可靠性。

关键词：定子接地；测温元件；发电机伴随国民经济的快速发展，社会的用电量持续上升，发电机组容量也越来越大。

大机组的安全稳定运行对于电网安全至关重要，同时大机组一旦发生故障需要的检修时间也较长、产生的经济损失也十分巨大，因此在机组基建和设备检修中尽早发现设备隐患，避免机组非计划停运显得十分重要。

某厂600MW机组因励磁变温度探头安装位置不当、探头设计和质量问题引起励磁变绝缘层长期累积局部放电，最终使励磁变外绝缘性能下降到一定程度，使外绝缘发生击穿，并与没有绝缘保护层的测温探头发生了放电现象，引起发电机定子接地保护动作。

1事件发生前运行方式某电厂#1机组发电机-变压器采用单元制接线方式，发电机与主变之间不设断路器，经过主变升压后经2201开关接入220kV系统，发电机采用静止自并励励磁方式；220kV双母线并列运行，#01启备变运行，220kV两条出线运行。

电厂#1、2机组运行，总负荷800MW。

#1机组有功负荷400MW，无功30.2MVar，发电机机端电压19990.6V。

2事件经过某年02月22日03时01分，#1机组跳闸；#1汽轮机主汽门关闭，ETS首出：“发电机故障1”；#1锅炉灭火，MFT首出“机跳炉”；#1主变220kV高压侧断路器2201开关跳闸，#1发电机灭磁开关跳闸；#1发变组保护A柜：WFB-801装置报启动跳闸信号灯亮，定子接地保护动作信号灯亮，#1发变组保护 C柜：发电机3U0定子接地信号灯亮，发电机定子接地3W灯亮，三次谐波定子接地灯亮，出口全停信号灯亮； 6kV A段厂用电切换未成功，6kV 10BBA00段失电， 6kV B段厂用电切换未成功，6kV 10BBB00段失电，6kV C段厂用电切换正常，柴油机发电机联启。

·79·NO.8 2018( Cumulativety NO.20 )中国高新科技China High-tech 2018年第8期（总第20期）由于大型发电机组中性点不采用直接接地方式，当发电机发生接地故障时，故障点将流过对地电容电流。

该电容电流可能产生电弧，引起接地弧光过电压，进而导致发电机其他部位绝缘的破坏，灼伤铁芯，形成危害严重的相间或匝间短路故障，甚至烧毁发电机。

本文结合深圳妈湾电力有限公司2006年#5发电机定子出线发生的B相单相接地，详细分析发电机定子接地的原因、事故处理及预防措施。

1　工况概述6月22日08:49:19，#5发电机第一次发生定子绕组单相接地，零序电流最高升至0.55A，持续到08:51:06结束。

6月23号02:31:09到11:20:06共发生10次间断性不规则的定子绕组单相接地，接地电流幅值从0.86～1.54A，最高基波零序电压幅值42.405V，时间为数十秒到5分钟不等。

6月23号11:41:51后，#5发电机零序电流由0.01A突变至1.50A后，事故报警一直存在，并无法消除。

#5发电机定子从间断性地彻底演变成永久性金属性接地。

停机后查出发电机定子接地点发生在封母至高厂变高压侧之间，是密封盘绝缘子被击穿所致。

同时在B相封闭母线筒内发现A排墙外伸缩膨胀节部凹槽有积水（大约2000mL），周围有明显的水流过的痕迹，密封套管表面有一明显的放电通道。

事后分析得出，由于机组的微正压装置故障，退出运行已有半年时间，使得潮气、雾气，雨水等进入封母，导致B相接地。

2　定子接地的原因从发电机发生定子接地的部位可以分为以下两大类：2.1　发电机内部（1）定子线圈由于制造工艺不良，漆面存有气泡等原因导致的电腐蚀使绝缘损坏。

（2）发电机定子线棒部分长期过热，使得绝缘逐步老化，最终导致绝缘破坏。

（3）发电机冷却水的出、入引水口接头发生泄漏，并可能引致同一线槽和相邻线槽的绝缘损坏，并导致已经劣化的绝缘击穿。

浅析某水电站600MW水轮发电机组定子接地保护动作事故原因及防范措施发布时间：2022-03-11T07:26:08.112Z 来源：《科技新时代》2022年1期作者：马志国[导读] 本文通过某水电站600MW水轮发电机组上导轴承冷却水管路出现砂眼滴水造成定子接地保护动作引起机组跳闸的案例，分析发电机定子接地保护动作正确性，制定防范措施，防止同类问题再次发生。

大唐观音岩水电开发有限公司云南省昆明市 650000摘要：本文通过某水电站600MW水轮发电机组上导轴承冷却水管路出现砂眼滴水造成定子接地保护动作引起机组跳闸的案例，分析发电机定子接地保护动作正确性，制定防范措施，防止同类问题再次发生。

关键词：水轮发电机组；定子接地；保护分析；冷却水管砂眼渗水；防范措施引言发电机定子绕组单相接地是发电机最常见的一种故障，发电机上导轴承冷却水管路出现砂眼滴水也会造成发电机定子接地保护动作。

当定子故障接地电流超过一定值就可能造成发电机定子铁芯烧坏，如果发电机保护配置、时间定值的选择不合理，发电机单相接地故障往往引发相间故障，对发电机造成更严重的损伤，因此大型水轮发电机组必须配置快速可靠的发电机定子绕组单相接地保护。

1 发电机及定子接地保护装置简介1.1 发电机简介某水电站安装5台600MW混流式水轮发电机组，其中1、2、3号发电机为天津阿尔斯通公司生产,型号为SF600-66/16990；4、5号发电机为东芝水电设备（杭州）有限公司生产，型号为SF600-66/17150。

额定电压20kV，额定电流19246A，发电机冷却方式均为密闭自循环双路径向空气冷却。

1.2 发电机定子接地保护装置简介某水电站发电机配置两套南京南瑞继保电气有限公司PCS-985GW保护装置，实现主保护、后备保护的全套双重化。

A套定子接地保护采用20Hz注入式定子接地保护， A套定子接地保护定值为：电阻报警定值5kΩ，电阻延时报警1S；电阻跳闸定值1.5kΩ，电阻跳闸延时1S；零序电流跳闸定值1.07A，零序电流跳闸延时1S。

-发输变电-发电机定子接地保护动作分析及处理王立荣（华能福州电厂，350020,福建福州）大型发电机定子绕组采用氢气和水作为冷却介质，水冷的效果是氢冷的50倍。

定子冷 却水必须具有很高的工作可靠性，能确保发电 机长期稳定运行。

冷却水不允许含有机械杂质，其电导率应不大于1-0 'S/cm ⑴，氢离子 浓度指数（pH ）为7〜8 ,硬度不大于2'mol/L 。

水中含氧量要尽可能少，否则影响发电机的安全运行。

我厂要求电导率小于2 'S/cm 。

过大的电导率会引起较大的泄漏电流，从而使绝缘引水管老化，还会使定子相间发生闪络。

为达到上述要求，一般采用凝结水或除盐水作为水源,并设有连续运行的树脂型离子交换器系统,2%定冷水经过离子交换器，以保证运行中的水质。

1 现场情况某机组负荷600 MW 运行正常。

由于发电机定冷水电导率偏高（1-4 'S /cm ），根据技术监督要求，在定冷水离子交换器中加入了 1kg 阳树脂，电导率没有下降。

于是，将定冷水离子交换器树脂进行全部更换。

更换后，按照操作规程投入离子交换器。

此时，电导率为1.3 'S/cm 。

离子交换器投运后，电导率开始快速爬升。

4 min 后，主水路电导率达 4.15 'S/cm ，离子交换器出口电导率达10 'S/cm 。

图1定冷水电导率变化曲线发电机定子绝缘下降，达到报警绝缘值20 k#，发变组保护装置发出定子接地保护报警。

发电机定子接地报警波形图如图2所示。

延时3 min 后，发电机定子接地保护动作，其波形图如图3所示。

发电机保护柜显示 “注入式定子接地灵敏信号”报警，以及“注良好的经济和社会效益。

理时间，为企业节约了设备维修成本，取得了图3升降装置现场应用（编辑志 皓）【高压断路器 维修 机械与设备 设计】140■ ■■（2020 -3）-发输变电-图2发电机定子接地报警波形图图3发电机定子接地保护动作波形图入式定子接地保护动作”。

浅谈某水电站机组定子接地保护动作原因分析及防范措施摘要：随着我国“双碳”目标的提出，水电等清洁能源将占据能源结构主导地位，同时也对水电企业设备运行维护工作提出了更高的要求。

水轮发电机组是电力系统中十分重要和贵重的设备，能否安全运行直接影响着电网的安全。

本文针对某水电站机组定子接地保护动作原因、处理过程及预防措施，以期为其他水电站处理类似问题提供借鉴。

关键词：发电机保护、定子接地保护、主变压器、电压互感器（YH）引言某水电站水轮发电机是东方电气集团东方电机有限公司生产的立轴普通伞式三相凸极同步发电机，型号为SF650-48/14500，定子绕组采用8支路星形波绕组结构，定子铁芯有576槽，线棒有1152根，每极每相槽数为3。

其中，发电机保护采用南瑞继保RCS-985GW，发电机1号保护装置配置3U0+3w原理定子接地保护，2号保护装置配置注入式原理100%定子接地保护，两套保护相互独立，保护范围交叉重叠，避免死区。

一、故障前运行方式500kV系统大姜一线1E、大姜二线2E正常运行，第一串、第二串、第三串环网运行。

10kV系统Ⅰ段、Ⅱ段分段运行，Ⅲ段、Ⅳ段联络运行，10kV Ⅰ段带Ⅴ段、Ⅲ段带Ⅵ段，400V系统分段运行。

1F机组带650MW、2F机组带650MW 、3F机组带650MW、4F机组带650MW并网运行，AGC投省调运行、AVC投生产指挥中心，计划曲线为2600MW，实际负荷为2600MW，其它设备按正常运行方式运行。

1F机组定子电压18.26kV，定子电流20808A，定子线圈平均温度61.7℃。

二、故障现象上位机报“1F机组1号保护定子接地（3U0＋3W）保护跳闸（本地屏）、1F 机组1号保护电气事故跳闸（本地屏）、1F机组2号保护电气事故跳闸（本地屏）、1F机组2号保护定子接地（注入式）保护跳闸（本地屏）、1F励磁系统灭磁开关分闸（本地屏）、1F励磁系统灭磁开关分闸（本地屏）”。

1号机组电气事故停机流程启动，机组出口断路器DL1、灭磁开关FCB跳闸，机组一级过速动作（最高转速为170.9r/min（136.72%Ne），两套测速装置一级过速节点均动作），甩负荷650MW，全厂AGC、AVC退出。

防止发电机定子绕组发生单相接地故障的措施发电机定子绕组的单相接地故障是一种常见的电气故障，如果不及时采取措施，会导致发电机损坏，给电力系统带来不良影响。

本文将针对该故障提出一些预防措施。

1. 定期检查绝缘状况发电机运行中，绕组的绝缘状况是非常重要的。

如果绝缘削弱或破损，就会发生接地故障，因此应定期检查绝缘状况。

建议每年检查一次，检查时应使用专门的绝缘电器测量工具，以确保绝缘性能符合要求，如果绝缘性能不足，应及时更换或修理。

2. 保持清洁发电机绕组应保持清洁，避免灰尘、杂质等物质进入绕组，影响绝缘状况，触发接地故障。

在检查绝缘状况时，也应同时清理绕组表面的污垢，以保持清洁。

3. 设置绕组过温保护发电机运行中，绕组的温度不应过高，如果温度过高，不仅会影响绕组的绝缘性能，还会使绕组内部短路，搭成接地故障。

为防止绕组过温，可以设置绕组过温保护，当绕组温度超过设定值时，自动切断电源，以避免绕组过热。

4. 使用电容补偿电容补偿是一种常见的防止接地故障的方法。

通过增加电容器的容值，可以增加发电机的耐接地电压，避免接地故障的发生。

电容补偿系统应在发电机的绕组上、下两端均设置电容器，以提供完整的电容补偿。

5. 防止潮湿潮湿环境会导致绝缘材料的绝缘性能大大降低，进而导致接地故障的发生。

因此，在放置发电机的环境中要避免过潮湿的地方。

如果环境的潮湿程度较高，可以采取防潮措施，如设置除湿器等设备，保持环境干燥。

6. 远离有害电波发电机在运行过程中，会产生电磁辐射，会影响到绕组的绝缘性能，为了保证绕组的绝缘性能，要离有害电波的源头远一些，降低电磁干扰的影响。

7. 防止过压和过流当发电机的输出电压和电流超出额定范围时，会对绕组的绝缘性能造成负面影响，因此需要防止过压和过流的发生。

可以通过增加绕组的绝缘强度，增强绝缘防护等方法，以保障绕组的安全稳定运行。

总结发电机定子绕组的单相接地故障是一种严重的电气故障，对生产和生活带来很大的影响。

例析发电机定子接地保护动作及处理方法随着电力事业在我国的飞速发展，一些地区开始呈现出小电网大机组的特征，再加之单机容量的不断增大，使得定子接地保护越来越重要。

一般情况下发电机中性点都采用经高阻抗接地的方式或不接地的方式，如果定子绕组采用单相接地，就可能会导致匝间短路或发电机定子绕组相间，因为发电机电压系统在流过故障点时对地的电容电流而生成的电弧可能会将铁芯灼伤。

1 发电机定子接地保护的要求大型发电机的结构比较复杂，一旦损坏会很难修复，并且大型发电机在整个系统中的地位十分重要，所以需要在大型发电机上安装无动作死区，且灵敏度较高的定子单相接地保护。

针对于主变压器直接连接的大规模的发电机定子单相接地保护的要求是可以查出发电机中性点周围保护范围为100%的接地故障，并且要求还需要可以监测出水内冷发电机中性点附近的绕组绝缘下降，绝缘水平会因为中性点附近的漏水现象而降低，不断的漏水现象还可能导致线棒在相邻线槽中绝缘或者同一线槽的损坏，进而引发相间短路或匝间短路。

出线端附近如果出线接地故障，发电机中性点对地电压的升高会导致靠近中性点的绝缘下降以及发生部分闪络，最终引发两点接地故障和发电机的严重损坏。

在母线上直接联接着的发电机定子绕组如果出线单相接地故障，在忽略消弧线圈的补偿作用并且发电机电压网络的接地电容电流超过5A的时候，应当安装跳闸与动作的接地保护。

然而，如果没有设置安装专门的定子绕组接地保护，那么可以利用与母线电压互感器连接的绝缘监视设备产生信号。

在发电机电压回路三相对地电容电流超过5A 的情况下，应当安装消弧线圈予以补偿，如果三相对地电容电流少于5A的情况下，可以在接地点运行少许时间之后适时移转负荷和停机。

据此我们认为接地电容电流大于5A的情况下，铁芯由于灼伤严重将很难修复；如果接地电容电流少于5A的情况下，铁芯只是被轻微灼伤。

事实上在运行中，定子铁芯可以被允许存在适当的损坏，被熔化铁芯的体积和被熔化的迭片数量和铁芯被灼伤的程度都需要限制在一点的范围内。

浅析发电机定子接地保护动作事故的原因及防范摘要：本文通过一次660MW机组的发电机定子接地保护动作引起机组跳闸的案例，分析发电机定子接地保护动作的原因，浅析防止同类型问题引发发电机定子接地动作的再次发生。

关键词：汽轮发电机注入式定子接地保护定冷水电导率1 前言定子绕组的单相接地是发电机最常见的一种故障，定子故障接地电流超过一定值就可能造成发电机定子铁芯烧坏，而且发电机单相接地故障往往是相间或匝间短路的先兆，因此大型发电机必须配置快速可靠的发电机定子绕组单相接地保护。

目前应用较多的发电机定子绕组单相接地保护主要有基波零序电压型定子接地保护、双频100%定子接地保护和注入式定子接地保护。

由于注入式定子接地保护不仅可以反映定子绕组在静止无励磁和起停机状态下的接地故障，还可以反映由于各种原因引起的定子绕组绝缘的逐渐降低，且其灵敏度与接地位置无关，因此得到了越来越多的应用。

2 发电机定子冷却水系统及保护装置简介2.1 定子冷却水系统简介某厂装机4台660MW火电机组，发电机为东方电气集团东方电机有限公司生产的QFSN-660-2-22B型汽轮机直接拖动、隐极式、二极、三相同步汽轮发电机，发电机冷却方式为水－氢－氢。

定子线圈包括定子引线直接水冷，转子线圈、定子铁芯采用直接氢冷。

定子冷却水系统中的工作介质为除离子水，补充水源有两路，分别为化学来除盐水和凝结水，系统设置有离子交换器，手动补水经过离子交换器处理后进入水箱，在离子交换器出口至水箱的管路上并联布置有微碱化装置，用以控制定冷水的PH值在规定范围内，自动补水直接通过电磁阀控制进入水箱,系统布置如图1所示；按照设计，系统运行中进入离子交换器的水流量为15t/h左右，进入发电机的冷却水流量为96t/h，微碱化装置投自动运行，发电机入口导电率测量值低于0.5μs/cm，启动计量泵向系统加碱，高于0.7μs/cm时计量泵停止。

系统补水水质要求硬度不高于2μmol/L、PH值为7～9、电导率＜0.5μs/cm；进入发电机定子线圈冷却水电导率＜1.5μs/cm，当进水电导率达1.5μs/cm时发电导率高报警，电导率达9.9μs/cm时发电导率高高报警，此时应停止发电机运行。

发电机定子接地保护动作分析及防范措施结合公司三起发电机定子接地保护信号报警、动作跳闸事件,重点介绍事件处理情况，事件发生原因及分析和判断，提出相应的防范措施和相关。

发电机出现定子接地故障报警后，应根据现场保护及设备动作情况，及时分析原因，做出准确判断，快速消除设备隐患，保障机组和电网安全运行。

一、前言发电机定子接地故障是最常见的发电机故障。

发电机定子接地后，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。

当接地电流较大时，能在故障点引起电弧，造成定子绕组和定子铁芯烧伤，甚至扩大为相间或匝间短路。

对于100MW及以上的发电机，特别是水内冷机组，考虑中性点附近定子绕组可能漏水引起绝缘损坏，要求装设保护区为100%、灵敏性高的定子接地保护。

当电厂发电机定子接地保护动作时，现场运行及检修人员应及时掌握发电机一次设备及保护动作信息，并立即进行分析、判断和处理，确保机组安全稳定运行。

1、发电机定子接地电流允许值二、事件简述事件1、2003年8月29日13时29分， #2发变组保护运行中突发“定子接地”信号光字牌，13时31分，发电机定子保护动作跳闸与系统解列。

事件2、2008年03月01日01时56分，#1发变组突然跳闸，首出“定子接地”保护动作，汽机联跳，炉MFT动作。

事件3、2008年12月5日03时17分#1机G盘发“定子接地”报警，检查发电机一、二次设备无明显异常，核对发电机各一、二次电压也未发现异常。

三、事件处理情况事件1此次发电机解列，检查为电厂发电机定子接地基波保护动作，这是公司发电机定子接地保护第一次动作。

电气人员在负责生产的领导现场指挥下，检修运行人员分成两批人员，按照发电机一、二次设备立即投入查找。

继电保护人员核对、校验保护装置定值正常，同时检查发电机定子接地二次回路也正常；高压、运行人员对发电机本体、机端、中性点及发电机封母、PT、CT、避雷器及其附属设备外观进行了检查，没有发现明显异常。

大型发电机谐振引起的定子接地保护动作原因分析与防范一、原因分析：1.定子绝缘故障：由于长期运行和老化，定子绝缘可能发生损坏或老化，导致与铁心接触，形成接地故障。

当发电机进入谐振区域时，电流过大，导致定子绝缘的接地位置电压不平衡，触发定子接地保护动作。

2.谐振回路存在：大型发电机谐振回路是由发电机定子、定子输出电缆和负载之间的谐振电抗元件组成的。

当谐振回路存在时，由于谐振电抗元件的电流增加，导致大型发电机输出电流增加，造成定子接地保护动作。

谐振回路的存在可能是由于电缆长度与频率之间存在谐振关系，或者是由于负载的电感和电容等原因。

3.外界故障扰动：外界故障扰动包括雷击、电线杆倒塌、动力电缆短路等。

当发生这些故障时，可能导致大型发电机绕组短路，从而形成定子接地故障并触发保护动作。

二、防范措施：为了防止大型发电机谐振引起的定子接地保护动作，可以采取以下防范措施：1.定期检测和维护：定期进行大型发电机的绝缘检测，及时发现和修复定子绝缘故障，防止接地故障的发生。

2.优化电网结构：调整谐振回路中的元件参数，避免电缆长度与频率之间存在谐振关系。

合理设计和选择电缆的长度和类型，减少谐振回路的存在，降低定子接地保护动作的触发概率。

3.安装避雷装置：在大型发电机和电线杆周围安装合适的避雷装置，能够有效地防止雷电引起的故障，减少定子接地保护动作的发生。

4.增加综合接地电阻：合理设计和安装大型发电机的接地装置，增加综合接地电阻，减小接地电流，降低定子接地保护动作的触发概率。

5.加强设备运行监测：对大型发电机的运行状态进行实时监测，及时发现和处理异常情况，减少设备故障导致的定子接地保护动作。

总之，大型发电机谐振引起的定子接地保护动作是一种常见的故障，通过加强设备维护、优化电网结构、安装避雷装置、增加综合接地电阻和加强设备运行监测等措施，可以有效地防范和减少定子接地保护动作的发生，提高大型发电机的安全可靠运行。