发电机定子接地保护整定分析

工业技术　发电机定子接地保护整定分析　丁洪涛　（河北华电石家庄鹿华热电有限公司　河北石家庄０５０２００）　摘要：文章通过计算发电机定子接地保护，对保护配置及出口动作方式进行了理论的计算分析。　关键词：定予接地　电容电漉　接地方式　配电变　中图分类号：Ｖ２３３．３＋２２　文献标识码：Ａ　文章编号：１　６７４－－０９８ｘ（２ｏ１０）０８（ａ）－００３５—０１　发电机最常见的故障之一是定子绕组　过２．６倍额定相电压，接地电阻（一次值）按　发电机侧的零序电压Ｕｇ０的大小。　的单相接地（定子绕组与铁芯间绝缘破坏），　下式选择：ＲＮ，＿Ｎ２ＲＮ≤１／３（１）ＣＭ（式中ＲＮ为　Ｃｇ为发电机定子每相对地电容：０．　随着发电机单机容量的增大，三相定子绕　二次电阻值），这就是说中性点接地电阻（一　４２２ｕｆ（忽略机端设备对地电容）　组对地电容增加，相应的单相接地电流也　增大，单相接地故障将危及定子铁芯，而单　相接地故障往往是相间或匝间短路的先　兆，大型发电机由于它在系统中的地位重　要，造价昂贵，而且结构复杂、检修困难，所　以对于大型发电机的定子接地电流大小和　保护性能提出了严格的要求。　１保护要求　大型发电机定子接地保护应满　三个　基本要求，即：（１）故障点电流不应超过安全　电流；（２）有１００％保护区；（３）保护区内任一点　发生接地故障时保护应有足够高的灵敏　度。　某电力科学试验研究所进行了定子铁　芯在单相接地故障电容电流下的烧伤试　验，初步确定，为确保大型发电机的安全，　不使单相接地故障发展成相间或匝间短　路，应该使单相接地故障处不产生电弧或　者接地电弧瞬间熄灭，这个不产生电弧的　最大接地电流被定义为发电机单相接地的　安全电流，其值如下：　６．３ｋＶ及以下４Ａ　１０．５ｋＶ　３Ａ　１３．８ｋＶ—ｌ５．７５ｋＶ　２Ａ　ｌ８ｋＶ及以上　１Ａ　在上述安全电流下，定子接地保护动　作后只发信号而不紧急跳闸，立即上报调　度部门，同时尽快转移负荷，为计划停机创　造条件。为此，我厂＃２２发电机配置了由三　次谐波和基波零序过电压构成的ｌ００％定子　接地保护。　２发电机中性点接地方式　发电机的中性点接地方式与定子接地　保护的构成密切相关，同时，中性点接地方　式还与单相接地故障电流、定子绕组过电　压等问题有关。目前，发电机中性点接地方　式主要有：（１）中性点不接地或经单相电压　互感器接地方式　（２）中性点经配电变压器　高阻接地。（３）中性点经消弧线圈接地方式　和国外的谐振接地方式．　我厂＃２２发电机中性点采用经配电变　（二次接电阻）接地，为限制动态过电压不超　次值）Ｎ，Ｒ　应该等于发电机三相对地总电　Ｚ　＝３Ｒ　＝３　Ｘ　０．３　Ｘ（１８／Ｏ．２２）２＝６ｋＱ，　容，也即单相接地故障有功电流将与电容　高压系统发生单相接地短路时，高压　电流相等。发电机中性点配电变ＴＶ０变比　侧基波零序电压Ｅ０＝３０％－６０％Ｕｈｎ／￣３－　Ｎ＝１８／０．２２ｋＶ，发电机定子绕组对地电容　Ｅ０＝０．６Ｕｂ　／　＝Ｏ．６　Ｘ　２４２／１．７３２＝８３．　Ｃ　＝Ｏ．４２２　ｆ，计算得二次电阻Ｒ　＝Ｏ．３７０，　８ＫＶ，　为了减小稳态过电压，ＲＮ应尽量取相对小　计算Ｕ　＝Ｋ　Ｘ　４４６＝１．２　Ｘ　４４６＝５３５Ｖ　值，所以可取Ｒ　＝０．３Ｑ。　（式中Ｋ　：可靠系数１．１～１．２）５３５Ｖ＞５　Ｘｎｖ　（４０９Ｖ），即当主变高压侧单相接地时，由于　３计算定子线圈距发电机中性点。【处发生　传递过电压可能会造成定子接地的误动，　金属性单相接地时电流　所以将定子接地的定值提高到１０Ｖ，１０×　设定子线圈距发电机中性点ｏ【处发生　ｎｖ＝８１　８Ｖ，满足要求。　金属性单相接地，为使定子线圈不受到伤　害，则需满足我国发电机单相接地电流允　６校验基波零序电压３００保护灵敏度　许值≤ｌＡ（１８ｋＶ以上），设此处接地时基波　已知接地变二次电阻Ｚ　，＿Ｏ．３　ｏ，折到　零序电压为ｕ　（一次相电压），计算故障电　一次Ｚ　＝Ｎ　Ｚ　＝２ｋＱ，Ｃｇ＝０．４２２“ｆ／ｐｈ，忽　流：　略机端对外元件的对地电容，Ｃ＋＝０　３．１电容电流　仅就机端经Ｒ　过渡电阻发生接地故障　ＩＣ＝３∞ＣＭＵｍ＝３　Ｘ　３．１４　Ｘ　０．４２２×１０一　Ｘ　做分析计算。设Ｅ：１．０，Ｕ　＝Ｏ．０７９，求解Ｒｆ　Ｕ　０．２２９８　Ｘ　１０一Ｕ。Ａ　的大小．由图ｂ可知　３．２中性点电流　３Ｚ　Ｃｇ　（一ｊ７．５５×６）／（－ｊ７－５５＋６）　３　ＩＲ　Ｕ　／ＲＮ＝Ｕ。／Ｎ　ＲＮ　Ｕ∞／２　Ｘ　１０　０．５　６８　ｊ２．９２＝Ｋ　×１０一Ｕ。Ａ　式中Ｋ为常系数（复数）　３．３总故障电流　ｌＵ０ｌ＝ｌＫ／（Ｋ＋３　）ｌ　＞ｉ０．０７９　Ｉ＝积≤１Ａ　即１／０．０７９≥ｌ（３．６８一ｊ２．９２＋３Ｒ　）／（３　计算上式可得Ｕ。≤１　８１　７Ｖ，约为额定　６８－ｊ２．９２）Ｉ　相电压的１７．５％，即在距中性点０【＝１７．５％　解得Ｒｆ≤ｌ８．２５ｋＱ　范围内发生单相金属性接地时，接地电流　即当Ｕ０ｏｐ＝０．０７９Ｕｎ／　时，发电机机　小于允许值。　端经不大于过渡电阻单相接地故障时，保　护能动作。　４保护动作方式　在机端发生单相接地故障时，故障电　７结语　流Ｉ　＞＞１Ａ，（Ⅸ电力系统继电保护与安全自　通过对发电机定子接地保护的整定分　动装置技术规程》），所以，作为保护定子线　析，选择安全、可靠、合理的保护动作　圈９０％－９５％的基波零序电压在定子线圈单　方式，能最大程度的减少由于发电机　相接时动作于挑闸，以免烧伤铁芯或扩展　定子接地对发电机本身造成的损坏程度，　为恶性短路。而在距中性点ｏ【＝ｌ７．５％范围　缩短修复受损发电机的工期，减少修复成　内发生单相金属性接地时，接地电流小于　本，从而确保机组运行的安全经济效益。　ｌＡ的允许值，作为消除基波零序电压死区　的三次谐波电压保护则可动作与延时发信　参考文献　号。　【１】王维俭．电气主设备继电保护与应用　【Ｍ】．中国电力出版社，ｌ９９６．　５计算传递过电压　【２】大型发电机变压器整定计算导则．ＤＬ／　校核系统高压侧接地短路时，通过主　Ｔ６８４－ｌ９９９．　变高低压绕组间的每相耦合电容Ｃ　传递到　科技创新导报Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｈｅｒａｌｄ　３５