发电机定子接地保护动作分析及处理

ｌ　三　主　Ｄｉａｎｑｉｇｏｎｇｃｈｅｎｇ　ｙｕ　ｚｉｄ。ｎｇｈｕａ　

台山电厂１号机发电机定子接地　

保护动作发电机跳闸原因及处理　

唐道朋　

（广东国华粤电台山发电有限公司，广东台山５２９２２８）　

摘要：介绍了台山电厂１号机发电机定子接地保护动作发电机跳闸原因和事故处理过程，并详细论证了发变组保护１ＣＨＡ０１—２Ｎ－Ｍ３４２５和　

１ＣＨＡ０２—１Ｎ—Ｍ３４２５装置的发电机定子接地保护动作导致机组跳闸全过程，提出了应对发电机定子接地保护动作机组跳闸的技术及管理措施。　关键词：发电机；定子接地保护：零序过电压；绝缘子　

１　主设备状况　３故障分析及其处理情况　

１．１　汽机、锅炉、发变组状况　

汽轮机为上海汽轮机有限公司引进美国西屋公司技术生产的　

亚临界、一次中间再热、四缸四排气、单轴、凝汽式、　

Ｎ６００—１６．７／５３７／５３７型汽轮机。锅炉为上海锅炉厂制造的亚临界压　

力一次中问再热控制循环汽包炉。１号发电机组是由上海汽轮发　

电机有限公司制造的ＱＦＳＮ一６００—２型发电机，配有常州东芝变压　

器有限公司生产的７２０　ＭＶＡ三相一体式主变压器。　

１．２保护装置状况　１号机电气、热工所有保护、自动装置均１００％投入。１号发电　

机零序过电压定子接地保护设置在１ＣＨＡ０１—２Ｎ—Ｍ３４２５保护装置　

和１ＣＨＡ０２—１Ｎ—Ｍ３４２５保护装置中，保护报警值设定为５　ｖ，延时　

１０　ｓ，跳闸定值动作设定为２０　Ｖ，延时Ｏ．５　Ｓ。　

２事故经过及其处理过程　

２．１事故前工况　

ｌ号机组发电机有功功率６０４．３５　ＭＷ，无功功率１９５Ａ７　ｖａｒ。　

机组各保护正常投入，近期台山市受第５号热带风暴“蒲公英”风　

暴外围环流影响，出现大到暴雨，２０１０—０８－２５事故前天气炎热，　

１Ｏ：５２机组首出“发电机定子接地’’保护，机组跳闸。　

２．２事故发生经过　

２０１０－０８—２５：　

ｌＯ：５２：３０，１号机监盘发现机组功率为零，机组已跳闸，首出　

发电机定子接地保护动作分析及处理

摘要：随着时代发展推动各个行业不断进步。本文对发电机定子接地保护常用方法进行介绍，对各保护方法原理及优缺点进行了深入的研究和分析，总结出了发电机定子保护的可靠措施。

关键词：发电机系统；定子接地保护；动作分析

1发电机定子接地保护原理

目前大容量汽轮发电机组广泛采用的是双频式100%的定子接地保护及外加电源注入式定子接地保护。发电机定子100%接地保护就是对发电机定子发生接地故障时进行无死区的保护，采用基波零序电压式定子接地保护加三次谐波电压定子接地保护，通过这两种保护相互配合，达到大容量机组100%定子接地保护要求。注入式定子接地保护，是在发电机中性点接地变二次侧注入一个方波电源，当发电机定子接地时，通过参数的变化，反映出发电机定子发生接地故障。

1.1双频式100%的定子接地保护

由基波零序电压式接地保护与三次谐波式接地保护构成，能检查出发电机内部的任何点的接地故障。是利用发电机固有的电势在定子接地故障时所产生的相应的电流或电压作为保护的动作参量。(1)基波零序电压定子接地保护基波零序电压能够保证发电机在85%-95%的定子绕组单相接地保护，基波零序电压依靠发电机零序电压大小来判断定子绕组是否接地。基波零序电压保护可反映α大于10%以上范围的定子绕组接地故障，且故障点越远离发电机中性点时基波零序电压动作量越大，从而保护灵敏度越高。其中α为发电机定子绕组发生单相接地时，接地点距离中性点的距离。基波零序电压保护设两段定值，一段为灵敏段，另一段为高定值段。灵敏段基波零序电压保护动作于信号时，其动作方程为U0n＞U0zd，式中:U0n为发电机中性点零序电压;U0zd为零序电压定值。灵敏段动作于跳闸时，还需经主变高压侧零序电压闭锁，以防止区外接地故障时定子接地基波零序电压灵敏段误动。高定值段基波零序电压保护，动作方程为U0n＞U0hzd，保护动作于信号或跳闸均不需经主变高、中压侧零序电压辅助判据闭锁。(2)发电机正常运行时，通过绕组对地分布电容和发电机所连设备对地电容，形成机端侧对地三次谐波电压U3T和中性点侧对地三次谐波电压U3N。当靠近中性点附近发生接地故障时，U3N减小，U3T增大。故障点越靠近中性点，变化的越明显。因此，利用三次谐波电压与相对变化的特征可以构成定子绕组接地保护并有效地消除中性点附近的保护死区，目前三次谐波零序电压保护均动作于信号。

大容量发电机为什么要采用100%定子接地保护？并说明附加直流电压的100%定子绕组单相接地保护的原理？

答：利用零序电流和零序电压原理构成的接地保护，对定子绕组都不能达到100%的保护范围，在靠近中性点附近有死区，而实际上大容量的机组，往往由于机械损伤或水冷系统的漏水原因，在中性点附近也有发生接地故障的可能，如果对之不能及时发现，就有可能使故障扩展而造成严重损坏发电机事故。因此，在大容量的发电机上必须设100%保护区的定子接地保护。 发电机正常运行时，电流继电器线圈中没有电流，保护不动作。当发电机定子绕组单相接地时，直流电压通过定子回路的接地点，加到电流继电器上，使之有电流通过而动作，并发出信号。

根据3U。的计算公式，当故障发生在机端时U。的值最大，整定值容易选择，当故障发生在中性点附近时，U。很小无法确定整定值。于是零序电压接地保护在中性点附近存在死区。 所以利用发电机相电压中固有的少量三次谐波做三次谐波接地保护，三相绕组中的三次谐波电势通过绕组对地分布电容和发电机所连接设备对地导纳形成Us和Un，大小与机端和中性点对地等值导纳成反比，由于机端所连接设备对地电容使机端等值电容增大，故通常Us≤Un。接地故障时，接地点迫使Us和Un发生变化，故障点越靠近中性点，Un减小得越多，而Us增大得越多，因此利用三次谐波电压Us与Un的相对变化，可以有效的消除中性点附近的保护死区，与前述的3U。构成100%接地保护 发电机定子接地是指发电机定子绕组回路及与定子绕组回路直接相连的一次系统发生的单相接地短路。定子接 按接地时间长短可分为瞬时接地、断续接地和永久接地；按接地范围可分为内部接地和外部接地；按接地性质可分为 金属性接地、电弧接地和电阻接地；按接地原因可分为真接地和假接地。 1） 定子接地的原因 可能引起发电机定子接地的原因有： 小动物引起定子接地。如老鼠窜入设备，使发电机一次回路的带电导体经小动物接地，造成瞬时接地报警。

《湖南水利水电》２０ｌ１年第３期　

邹学颖　陈燕女　

（湖南湘江航运建设开发有限公司　长沙市４１００１Ｉ）　

【摘　要】　文章主要介绍了大源渡水电站２　扩大单元１（）（】％接地保护及扩大单元内３　、４　机组　

８０％定子接地保护同时动作后定子接地故障的查找、分析及临时处理。对电站类似故障处理有参考　

意义。　

【关键词】　扩大单元１００％接地保护　发电机定子接地故障　分析和处理　

１概述　

大源渡水电站位于湘江干流上游湖南省衡阳市衡　

东县境内，为低水头河床式电站，装有５台灯泡贯流式　

机组，总装机容量１３０　ＭＷ（４ｘ３０　ＭＷ＋１×１０　ＭＷ），１　一４　

主机设备从奥地利ＶＥＴＥＣＨ公司全套进口，机组及发变　

组保护采用奥地利ＥＬＩＮ公司生产的ＤＲＳ微机保护装　

置。５台机组与两台主变压器形成两组扩大单元接线，发　

电机出口母线电压为ｌ０．５　ｋＶ，其中　、１　、　机与１　主变　

组成１　扩大单元，３　、　机与２＃主变组成２　扩大单元，　

Ｉ１０　ｋＶ母线采用单母线分段运行方式，１１０　ｋＶ母线经ｊ＝　

回出线与衡阳电网相连。发电机定子槽数ｚ＝４１４，线棒连　

接为波绕组，全节距为２＂ｒ＝９，采用双层布置，每相有线棒　

２７６根　

２故障情况　

２０１１年３月２４日０７时５２分２３秒，电站中控室上　

位机相继发“１０．５　ｋＶ母线Ⅱ段发电机定子接地故障小开　

关跳开”、“　机发电机８０％定子接地故障６４ｓＴ”、“２　扩大　

单元１００％定子接地保护６４ＮＴ”、“３　机发电机８０％定子　

接地故障”红色跳闸信号，　主变高压侧５２０开关跳闸、３　

和４　机水轮机快关阀投入、３　和　机励磁开关跳开、３　

７２　和４　机事故停机、厂用电３２４开关跳闸、近区母联３３０开　

关跳闸、厂用电Ｉ段１０２开关自合成功。７时５４分１４秒，　

３　机组停稳；７时５４分４９秒，４　机组停稳。　

３故障查找和分析　

事故发生后，从机组ＤＲＳ保护装置内调出３　、　机发　

电机８０％定子接地保护动作和２　扩大单元１００％定子接