西门子外加电源式定子接地保护的特点及保护方式

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1、2009年第6期上海电力西门子外加电源式定子接地保护的特点及保护方式戎维勇(华能上海燃机电厂，上海200135)摘要：定子绕组单相接地故障是发电机常见的故障之一，其他故障大多也是由定子单相接地引发的，而且传统的大型机组基于纵向零序电压三次谐波的100定子接地保护存在灵敏度较低的缺点文章介绍了西门子公司的20Hz外加电源式定子接地保护的保护原理，回路设计思路、测量方法以及对测量角度和传变电阻的补偿方法。关键词：发电机I夕加电源；定子接地保护中图分类号：TM862文献标识码：B次谐波电压式定子接地保护均具有很高灵敏度。l引言三次谐波电压型定子接地保护不仅可以

2、帮助消灭定子绕组的单相接地(定子绕组与铁心间的基波零序电压型定子接地保护的死区，还可以单绝缘破坏)是发电机常见的故障之一。近年来，大独完成发电机的100定子接地保护。它与基波型发电机中性点大多采用接地变压器电阻接地方零序电压型定子接地保护配合，使发电机最常见式(又称高阻接地方式)_1]。的定子接地故障具有主保护和后备保护，完全消高阻接地方式会使发电机接地电流比自然电除了保护死区。容电流大，有的接地电流甚至高达20~30A或更2．3外加电源方式大，因此，对于高阻接地方式的接地保护，必须动不管是基波零序电压式的定子接地保护还是作于发电机保护跳闸。而随着电力系

3、统发电机单三次谐波电压式的定子接地保护都是通过利用发机容量的增大，发电机定子绕组的对地电容也有电机本身固有的工频电压和三次谐波电压，在定所增加，现场对发电机定子单相接地保护提出了子接地故障的时候所产生的相应频率的电流或者更高的要求，使得定子接地保护的难度也相应地电压作为保护的动作参量。增大。外加电源方式的定子接地保护的特点是为了能够得到100的高灵敏定子接地保护功能，根2定子接地保护方式据发电机正常运行时整个三相的定子回路对地都2．1基波零序电压方式是绝缘的，而在发生单相接地故障的时候，这种对基波零序电压型定子接地保护方式的优点地绝缘就被破坏。是，可以在

4、发电机单相接地电流比较小的情况下利用这种最直接的区分正常运行和接地故障使用。没有制动作用的基波零序电压型定子接地的特点，在发电机的定子回路与大地之间外加一保护，如果高压侧中性点不接地，则保护区一般不个信号电源，在正常运行时，这个信号不产生电流会超过909／6～95；如果有制动作用，则保护区或者只有很小的对地电容电流，只有在发生接地可以超过95，但也达不到100。对于现阶段故障后，这个信号电源才产生相应频率的接地电普遍采用的在保护区内经过渡电阻接地的方式灵流，使保护动作_2]。敏度不高(特别是故障发生在中性点附近)。因外加电源方式的定子接地保护的外加电源一

5、此，基波零序电压型定子接地保护，通常必须配合定不能用工频，以便明确分清正常运行的工频电其他的具有100％保护区而且灵敏度比较高的定流和接地故障时的信号电流。子接地保护方式。同时应该避开谐波频率和二分之一次谐波频2．2三次谐波电压方式率，因为这些频率都是发电机电压回路比较容易无论汽轮发电机中性点是何种接地方式，三产生谐振过电压的。现在大多使用的外加电源是～479—上海电力2009年第6期20Hz直流电源(西门子公司)和12．5Hz电源(ABB公司)。3西门子公司20Hz注入式定子接地保护3．1基本原理西门子公司生产的发电机保护7UM62装置，具有外加注入电

6、源方式的定子接地保护功能。该保护的基本保护原理图2带接地变压器或中性点变压器的是从发电机中性点注入100定子接地保护回路一个外部的低频(20这个方法同样适用于中性点变压器一次侧配Hz)交流电压源，其幅值置负载电阻的应用。在这种情况下，20Hz电压最大约为发电机额定电信号通过电压互感器(TV)注入到发电机中性点，压的1。如果发电机而中性点电流则直接测量。图120Hz注人电源方式中性点发生接地故障，2O定子接地保护原理带接地变压器或中性点变压器的100％定子Hz交流电压信号通过接接地保护回路如图2所示。地电阻将产生电流(参见图1)L】]，保护装置将测3．3测

7、量方法量回路的驱动电压和故障电流，从而计算出回路通过图2的2个测量值u和，来计算的电阻值。这种保护原理也将同时探测发电机机20Hz低频交流信号回路的电压和电流矢量。通端是否发生接地故障，以及探测与发电机机端有过这两个矢量信号计算得出复合阻抗，从而可以直接电气连接的其他设备，如发电机机端的电压得出接地电阻的欧姆值。这种方法有效地消除了互感器等。定子对地电容的干扰，因而具有很高的灵敏度。3．2回路设计西门子装置7UM62取几个周波内的电压和电流要实现上述保护思路，需要相应的外部附加平均值计算接地电阻，从而进一步提高了测量精设备。例如：西门子公司的7XT330

8、0(20Hz信号度引。发生器)产生一个方波电压，幅值约为25V。通过在原理上，西