发电机三次谐波定子接地误动研究

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1、发电机三次谐波定子接地误动研究摘要：本文对发电机三次谐波定子接地原理作了简要说明，并根据大唐石泉水力发电厂5#机开停机过程中，发电机保护装置频繁打出“发电机3s定子接地”信号，分析了三次谐波定子接地保护误动的原因。关键词：发电机定子接地误动作0引言发电机是电力系统中最重要的设备，随着对电力系统运行稳定性要求的不断提高，三次谐波定子接地已经普及到中小型发电机组中，用来和零序接地保护配合，实现100%定子接地保护。然而基波零序电压保护在中性点附近存在保护死区，三次谐波电压保护与运行工况有关，且容易误动作。大

2、唐石泉水力发电厂安装45X5MW水轮发电机组，机端额定电压为10.5kV,5#发电机保护采用的是DGT801A数字式发电机变压器保护装置，该保护装置在运行中出现了异常情况，因此有必要在此认真分析、总结，以提高检修水平，改善运行环境。1原理由于发电机气隙磁通密度的非正弦分布和铁芯饱和的影响，其定子中的感应电动势除基波外，还有三、五、七次等奇次谐波，以三次谐波含量最高。因为三次谐波具有零序分量的性质，虽然在线电动势中不存在，但在相电动势中依然存在。而发电机三次谐波定子接地就是根据比较发电机机端和中性点三次谐

3、波电压大小和相位构成的。这里用US3、UN3分别表示发电机机端和中性点的三次谐波电压，若US3作为动作量，UN3作为制动量，则当US3XJN3时保护动作，而在发电机正常运行时保护不会误动作，只有在发电机中性点附近发生接地时，保护才动作，且具有较高的灵敏性。用这个原理构成了发电机定子绕组单相接地保护，它可以保护定子绕组中性点及其附近范围内的接地故障，对其余范围则可以用反应基波零序电压的保护，从而构成了100%发电机定子接地保护。2现象描述我厂5#机开停机过程中，发电机保护装置频繁打出'‘发电机33定子接地

4、”信号，从2013年5月5日到2013年9月12日累计打出该信号88次。在开机过程中，当机组满负荷运行时，运行人员手动复归信号，该信号消失，然而停机过程中，该信号再次出现。3原因分析3.1三次谐波定子接地保护动作判据在DGT801系列装置中，可以提供两种原理的三次谐波定子接地保护，即矢量比较法接地保护和绝对值比较法接地保护。3.1.1矢量比较法。矢量比较法的方程为丨K1US3+K2UN3>K3UN3注：①在式中KI、K2表示动作系数，K3表示制动系数;②UN3、US3分别表示发电机中性点、机端三次谐波电

5、压，均为矢量。③KI、K2表示幅值和相位的系数，它们的整定应该在发电机空载额定电压下进行自整定，取值范围在-5.5〜5.5之间。④K3的整定有两种。一种是在发电机小负荷工况下，设置一接地电阻，使33保护刚刚动作后，确定并写入K3值。另一种方法是在发电机空载额定电压下，操作界面键[,输入K3值。取值范围在-5.5-5.5之间。3.1.2绝对值比较法。绝对值比较法方程为K1US3>K3UN3+AU其中，KI、K3为三次谐波定子接地调整系数；AU为浮动电压门坎。3.1.3说明：上述判据都存在平衡系数，然而在打

6、印的保护动作报告中，发现KI、K2均为自动整定值，K3为0.2。说明5#机保护装置三次谐波定子接地保护动作采用判据一。由于平衡系数为自动整定值，又因为发电机的工艺特性和现场的具体情况不同，所以可以通过记录带负荷实验时，不同负荷下三次谐波的比值确定平衡系数，以确保躲过最大不平衡因素的影响。3.1.4动作报告分析。从2013年5月5日到2013年9月12日累计打出“发电机3s定子接地”信号88次。动作量US3在2.01〜2.06V之间变化，制动量UN3在1.81〜1.82V之间变化。按照国内现有动作判据UN

7、3/US3二K,（其中K3.4.3绝缘下降。①发电机中性点接地装置二次侧污垢过多造成绝缘下降。②定子空冷液化为水，渗漏造成绝缘下降。4结论和建议4.1发电机三次谐波定子接地保护误动最直接的原因是运行工况变化引起的。开停机过程中，发电机对地电容变化很大，引起机端三次谐波的变化，进而导致保护误动作。建议适当调整保护定值，增大制动量阈值。4.2发电机三次谐波定子接地保护误动也可能是由于PT接触不良引起的。对于这一种人为因素产生的保护误动，建议可通过对人员操作技能的加强来避免保护误动作。4.3以上是发电机三次谐

8、波定子接地保护误动的主要原因。当然，也存在其他原因。如系统中大量三次谐波通过变压器高低侧的耦合电容来影响发电机机端和中性点三次谐波的变化。对于系统中三次谐波，建议装设滤波器；对于机端PT饱和引起的保护误动，建议PT变比正确的情况下，尽量远离磁化曲线饱和区，避免保护受到干扰而误动；对于绝缘下降，建议每次A修之后，定子绕组对地绝缘。4.4本文通过对发电机三次谐波定子接地原理的说明，结合实际分析了保护误动作的原因，发电机三次谐波定子接地保护误发信