定子绕组单相接地保护课件.ppt

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1、定子绕组单相接地保护（一）概述定子绕组单相接地（定子绕组与铁芯间的绝缘破坏）是发电机最常见的一种故障。由于大中型发电机中性点不接地或经高阻接地，定子单相接地并不产生大的故障电流。所以定子绕组单相接地通常只发信号而不跳闸，故障机组经转移负荷后平稳停机。同时也应指出：发电机单相接地故障往往是相间或匝间短路的先兆。因此对于大型发电机组，在定子单相接地保护动作发信号后应立即通知系统调度部门，瞬间减少故障机组负荷，尽快实现停机检修。1（二）发电机接地电流允许值发电机单机容量的增大，一般使三相定子绕组对地电容增加，相应的接地电流也增大。如不采取措施（如增设消弧线圈），单

2、相接地故障将危及定子铁芯，而近代大型汽轮机组采用复杂的辐相和轴向冷却通道，其定子铁芯是在几兆牛压力下锻压成的单一整体。因此定子铁芯的检修比较困难，停机时间比较长，造成相当大的直接和间接经济损失。因此必须对大型发电机的顶子单相接地电流制定一个合理的安全允许值。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，应使单相接地故障处产生电弧或使接地电弧瞬间熄灭。这个不产生电弧的最大接地电流被定义为发单相接地的安全电流。其值与发电机的额定电压有关。2当单相接地电流小于上述安全短路电流时，定子接地保护动作后只发信号而不跳闸，但应及时处理，转移负荷，平稳停机，

3、以免再发生另一点接地故障而烧毁发电机。我国曾有过单相接地电流小于2A，调相机继续长时间运行，以至最终发展为相间短路的严重教训。发电机额定电压（KV）单相接地电流允许值（A）发电机额定电压（KV）单相接地电流允许值（A）6.3及以下413.8~15.752*10.5318及以上1表1发电机接地电流允许值*对氢冷发电机可取为2.5A3（三）大中型发电机定子接地保护的基本要求国内外运行经验证明，由于机械原因或水内冷机组的定子漏水，单相接地故障有可能首先在中性点附近发生（几率较小），也可能故障初始是由位于中性点附近的定子多匝线圈中发生部分匝间短路。由于短路匝数少，横

4、差保护不能反应，故障继续发展，最终中性点附近绕组的绕组对铁芯击穿，形成单相接地故障。如果定子接地保护在中性点附近存在死区，则故障将进一步蔓延为相间或层间短路，使机组严重损坏。因此应强调大中型发电机装设无死区（100%保护区）定子接地保护的必要性。对于10万kW及以上的发电机组，除此以外，还要求在定子绕组任一点经过渡电阻接地时，保护能灵敏动作。这是考虑到当中性点附近首先经过渡电阻接地时，若保护灵敏度不够而未能动作，随之在机端附近再发生第二点接地，中性点电位升高，第一个4接地点的接地电流增大而过渡电阻减小，结果发生相间或匝间的严重短路。综上所述，大中型发电机中性

5、点接地方式和定子接地保护应满足三个基本要求，即：接地故障点电流不应超过安全电流，确保定子铁芯安全。保护动作区覆盖整个定子绕组。保护区内任一点接地故障应有足够高的灵敏度（即经一定过渡电阻接地仍能动作）。暂态过电压数值较小，不威胁发电机的安全运行。在以上三个要求下，定子接地保护最好能判定接地故障位于机内或机外，但实现这一点要求是比较困难的。5（四）发电机定子绕组单相接地的特点现代的发电机，其中性点都是不接地或经消弧线圈接地的。因此，当发电机内部单相接地时，流经接地点的电流仍为发电机所在电压网络（即与发电机有直接电联系的各元件）对地电容电流之总和，而不同之处在于故

6、障点的零序电压将随发电机内部接地点的位置而改变。(a)(b)图15发电机内部单相接地时的电流分布(a)三相网络接线；(b)零序等效网络6如图15(a)所示，假设A相接地发生在定子绕组距中性点处，表示由中性点到故障点的绕组占全部绕组匝数的百分数，则故障点各相电势为、和，而各相对地电压分别为：（2-4-1）因此，故障点的零序电压为：（2-4-2）上式表明，故障点的零序电压将随着故障点位置的不同而改变。由此可作出发电机内部单相接地的零序等效网络，如图15(b)所示。图中为发电机每相的对地电容，为发电机以外电压网络每相对地的7等效电容。由此即可求出发电机的零序电容电

7、流和网络的零序电容电流分别为：（2-4-3）则故障点总的接地电流即为：（2-4-4）其有效值为，式中为发电机的相电势，一般在计算时，常用发电机网络的平均额定相电压来代替，即表示为。流经故障点的接地电流也与成正比，因此当故障点位于发电机出线端子附近时，，接地电流为最大，其值为。当发电机内部单相接地时，流经发电机零序电流互感器一次侧的零序电流，如图15(b)所示，为发8电机以外电压网络的对地电容电流，而当发电机外部单相接地时，如图16所示，流过的零序电流为发电机本身的对地电容电流。当发电机内部单相接地时，实际上无法直接获得故障点的零序电压，而只能借助于机端的电压

8、互感器来进行测量。由图15可见，当忽略各相电流在发电