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1、定子绕组单相接地故障与接地保护研宄苏广成（广州发展电力科技有限公司511340）摘要：定子绕组对地（铁心）绝緣的损坏将引发单相接地故障,这是定子绕组最常见的电气故障。2010年我国统计资料表明，全国300MW及以上发电机共发生木体故障14次,其中定子绕组接地故障就有3次，约为木体故障的21.43%。木文首先对定子绕组单相接地故障与发电机中性点接地方式的关系进行了综合评估，接着对基波零序电压及其接地保护进行深入研究。关键字：定子绕组：单相接地：故障：保护1定子绕组单相接地故障与发电机中性点接地方式1.1.1单相接地故障电流的允许值定子绕组单相接
2、地故障对发电机的危害主要表现在两个方面:一个方面是定子铁芯的烧伤，另一方面是接地故障扩展为相间或匝间短路。铁芯烧伤的程度由故障点电流If和故障持续时间t决定的，If2t越大，铁心损伤越严重。只要铁心的定子绕组绝缘没有被损坏，那么修复工作引起的停机时间就不会很长;从结构上分析，大型发电机组定子铁心结构是相当繁杂的，如果铁心定子绕组绝缘被烧坏，后果是不堪设想的，修复时间长，那么停机时间也会很长的。如果说定子绕组绝缘损坏和单相接地故障是难免的，那么由此而映殃及定子铁心则是完全应该避免发生的，为此应设法减小定子绕组单相接地电流If,同时缩短故障的持续
3、时间。定子绕组绝缘一点毁坏（单相接地）时故障电流仅为几安培或几十安培，故障处电弧不稳定,将产生不稳定的弧光过电压，可能由此而诱发多点绝缘毁坏，单相接地的轻微故障扩大为火难性的相同或距匝间短路，这也是一定要防止产牛.的。定子绕组单相接地的故障电流与发电机中性点接地方式宥着相当密切的关系。如果中性点直接接地，则导致申相接地故障电流很大，从而用电可靠性会很低，因此实际工作中，发电机中性点不可能直接接地。追溯到发电机中性点接地方式研究的早期，将发电机中性点经中阻接地,其实主要为了实现发电机单相接地保护的选择性，但结果发现其单相接地故障电流高达60A甚
4、至还不止。再后来随着发电机单机容量不断提高，发-•变组单元接线方式也逐渐被人们使用，就不再选用中阻接地方式，而是使用发电机中性点不接地方式。单相接地故障电流Ic就是发电机三相对地电容电流,它的值是非常小的。随着单机容量的进一步增大，三相对地电容C也随之增大，单相接地故障电流k会超过允许值5A,这种情况在大型水轮发电机上经常发生，为了解决这种故障电流超过允许值的问题，自然而然地出线了一种新的中性点接地方式，即:中性点经消弧线圈接地方式。由于电感的电流是呈感性的,单相接地故障发生吋/消弧线圈的电感电流IL会和发电机的电容电流相互抵消一部分，故障电
5、流的人小是电容电流与电感电流之差,从而使单相接地故障电流If不至于过大超过允许值,因此定子铁心的绝缘层不会因为过大的故障电流而被烧坏。20世纪80年代初，我国冇关部门通过试验,制订了我国的发电机单机接地电流允许值（国标）6.3KV及以下4A；10.5KV3A；13.8〜15.75KV2A；18KV及以上1A。注:（13.8〜15.75KV,氢内冷发电机单机接地电流允许值是2.5A）依照我国国标的规定，大多数大型汽轮发电机的单相接地电容电流ic己经超标，所以将应用在水轮发电机的中性点接地方式也应用在大型汽轮机发电机上，即同样使用中性点经消弧线圈
6、的接地方式。对于发一变组单元接线的情况，为了避免传递过电压的发生/消弧线圈必须按欠补偿原则进行相应调整。1.1.2大型发电机中性点接地方式的综合评估由于发电机中性点消弧线圈接地（欠补偿或完全补偿但必须串接小电阻）,在发生单相接地故障时，不必立即保护跳闸，而仅发接地故障信号，值班人员马上向上级调度部门报告发电机定子绕组接地故障信息，并同时转移负荷，实现平稳停机检修，这种处理故障的方式有利于机组安全，对系统和负荷影响极小。由于保护不跳闸，那么在此过程中发电机一直与系统并联，频率也始终维持恒定，那么处理接地故障的过程中就不会产生暂态过电压，没有暂态
7、过电压的产生,就更不会引发相间或匝间短路。对于大型发电机组，虽不主张单相接地保护动作于跳闹,但也不主张继续运行，而是要求立即转移负荷、停机检修。发电机中性点消弧线圈谐振接地方式（增设串联小电阻约lOOΩ左右）长时间运行结果表明:发电机单相接地故障从未发生定子铁心被烧事例，也没有发生过由单相接地故障扩展为相间或匝间短路的情况，效果是无容置疑的。我国水电工作者通过实践出真知,将发电机中性点接地方式确定为经消弧线圈接地的方式，需要说明的是，参数必须按照欠补偿原则调整。这一发现可以说的上是国际电力技术一项宝贵财富。1）大于220V的高压系
8、统中，接地保护能较快速的跳闹，发电机单相接地保护动作会有一定的延迟，其延时不能小于系统的接地后备保护的动作吋间。2＞高压侧为35-66KV系统,接地保护动作于信号，
