發(fā)電機定子接地保護定值的整定配合分析

發(fā)電機定子接地保護定值的整定配合分前言：發(fā)電機定子接地故障是發(fā)電機運行中常見的故障，一旦發(fā)電機發(fā)生單相接地故障，故障點與定子繞組間會產(chǎn)生電容電流和過電壓，可能導致繞組等絕緣破壞，危害發(fā)電機設備和影響發(fā)電機組及系統(tǒng)安全運行。本文對發(fā)電機定子接地保護配置分析和南方A電廠發(fā)變組保護改造后發(fā)電機定子接地保護定值的整定配合分析。國內(nèi)標準中發(fā)電機定子繞組接地故障電流允許值如下表：表（1）發(fā)電機組在實際運行中，當定子繞組接地故障電流小于允許值時，定子接地保護會動作于發(fā)信號，電廠可申請平穩(wěn)地停機后，組織相關人員處理故障。而當故障電流大于允許值時，定子接地保護經(jīng)短延時后動作于跳閘。為了發(fā)電機組的安全運行和發(fā)電機設備安全，配置發(fā)電機定子接地保護是一種有效的方法。由此顯得發(fā)電機定子接地保護相關定值的正確整定配合尤為重要根據(jù)《南方電網(wǎng)大型發(fā)電機及發(fā)變組保護技術(shù)規(guī)范QCSG110033-2012》，發(fā)電機組定子接地保護應裝設保護區(qū)為100%的定子接地保護作為發(fā)電機定子繞組單相接地故障保護。雙頻分離式100％定子接地保護由反應近機端側(cè)單相接地的基波零序過電壓保護和反應近中性點側(cè)單相接地的三次諧波過電壓保護兩部分組成南方A電廠采用發(fā)變組單元接線，發(fā)電機與主變壓器之間不設置發(fā)電機出口斷路器，發(fā)電機中性點經(jīng)接地變壓器接地，主變高壓側(cè)接地方式采用直接接地或者經(jīng)間隙接地低壓側(cè)為不接地系統(tǒng)。(1主接線圖如圖（1）:(1主接線圖如圖（1）:圖（1）#1發(fā)電機采用東方電機廠生產(chǎn)的型號為QFSN-330-2-20B，額定功率為330MW。#1主變采用衡陽特變電工生產(chǎn)的型號為SFP10-407000/220，額定容量為407kVA。1.發(fā)電機定子接地保護基波零序電壓整定。#1發(fā)變組保護改造后發(fā)電機保護采用南瑞生產(chǎn)的PCS-985B系列的雙套保護裝置。配置的發(fā)電機定子接地保護中，基波零序電壓保護發(fā)電機85?95%的定子繞組單相接地。保護動作邏輯如圖（2）。圖（2）定子接地保護由接于發(fā)電機中性點電阻上的過壓元件實現(xiàn)的，希望保護95%的定子繞組。1.1定子接地靈敏段動作電壓值整定定子接地靈敏段動作電壓值的整定根據(jù)實際設計的電壓取源不同而整定，具體分一下幾種：（1）保護電壓量取自發(fā)電機機端電壓互感器的開口三角繞組。按躲過正常運行時機端三相電壓互感器開口三角繞組的最大不平衡電壓整定U叩K聞U||孔h.頃空暨k-為可靠系數(shù)，一般取值范圍為1.2?1.3；i丿"“從為發(fā)電機運行時實測的開口三角繞組最大不平衡基波零序電壓。一般取發(fā)電機額定二次線電壓值的0.05?0.1倍。如A發(fā)電廠發(fā)電機機端電20.0.1.0.1.0.]壓互感器變比為：「時，發(fā)電機的二次額定線電壓為100V,則靈敏段動作電壓值的取值范圍為5?10V。（2）保護電壓量取自中性點單相電壓互感器或中性點接地變壓器二次電壓。按躲過正常運行時發(fā)電機中性點的最大不平衡電壓整定：

UcpK何1Uunh.msK■-■心女為實測發(fā)電機中性點側(cè)最大不平衡基波零序電壓。一般?。篖 "-■ 。1） 發(fā)電機中性點采用單相電壓互感器接地時：當互感器二次額定電壓為100V時，整定值可取值：5?10V。當互感器二次額定電壓為57.7V時，整定值可取值：3?6V。2） 發(fā)電機中性點采用配電變壓器接地時：% 仏配電變壓器變比為 時，Un二」V,貝V：U=（0.05?0.1）、?。gn op■■為配電變壓器實際抽取的二次電壓。A發(fā)電廠中#1發(fā)電機中性點接地設計為經(jīng)配電變壓器接地，配電變壓器的主要參數(shù)包括：一次額定電壓：20kV，二次額定電壓：0.23kV；保護用二次抽取電壓：230V。所以，發(fā)電機定子接地保護靈敏段電壓定值整定：(0.05—?13,3K(0.05—?13,3K動作延時整定：t=0.5s。1.2耦合電壓校核為防止區(qū)外接地故障造成發(fā)電機定子接地保護保護發(fā)生誤動，需要校核系統(tǒng)高壓側(cè)發(fā)生接地故障時傳遞至發(fā)電機側(cè)的零序電壓Ug0有多大，當Ug0大于發(fā)電機定子接地靈敏段動作電壓Uop時，一旦系統(tǒng)高壓側(cè)發(fā)生單相接地故障就會造成發(fā)電機定子接地保護誤動作，所以發(fā)電機接地保護電壓動作整定值需躲過耦合電壓Ug0。A發(fā)電廠#1發(fā)變組發(fā)電機定子接地保護耦合電壓校核過程如下：

從變壓器本體試驗報告得出：主變H.V加壓，LV及接地部件接地C1=(CH+CM)10.55nF主變L.V加壓，HV及接地部件接地C2=(CL+CM)36.60nF主變HV+L.V加壓，接地部件接地C3=(CL+CH)30.84nF主變?nèi)嗬@組耦合電容：■: ■: 「：：「一「：???:主變單相繞組耦合電容：;"7---■'1… ■|:,■1 'I'1發(fā)電機中性點接地變二次繞組連接電阻值為：0.5Q。3倍發(fā)電機中性點對地基波阻抗：高壓側(cè)系統(tǒng)基準電壓為230kV，為系統(tǒng)側(cè)接地短路時產(chǎn)生的基波零序電動勢。/■C=口飾/^5-0-6X230f1-732二79.67kF附2^fDCw根據(jù)容抗計算公式：?」附2^fDCw ; H72kn2x5.1-4x50x0.002718主變?nèi)嗟蛪豪@組耦合電容：匯::■■主變單相低壓繞組對地電容：'亠?.一」，1?從發(fā)電機參數(shù)表得出發(fā)電機每相對地電容Cg：0.255口F。+C,4C；-(K22!5I(K(HI^4Si(HHh1).01-(?254(/^'ph)式中：Cg為發(fā)電機每相對地電容；CL為主變單相低壓繞組對地電容；C1高廠變高壓繞組每相對地電容0.01口F；CZ為機端外接元件每相對地總電容0.01UF；1.當主變中性點直接接地時高壓側(cè)系統(tǒng)接地時傳遞至發(fā)電機中性點電壓：0.2S5xlOT 二次值：利 20/0.2B""當主變中性點不接地時高壓側(cè)系統(tǒng)接地時傳遞至發(fā)電機中性點電壓：「益"(—』 匚百花?/ 乂TT1N”"(_/兀1—応斗pH/ *一 )II,34//(—fL )= m7V.I1,3--l//(—/I2.5S)—/IL7S*=O.5GVkV” 0,5<*9xjo1二次值：.所以發(fā)電機定子接地保護靈敏段電壓定值整定13.3V,能躲過系統(tǒng)高壓側(cè)接地短路時傳遞到發(fā)電機側(cè)的零序電壓UgO。1.3.定子接地保護動作電壓高值a)按躲過系統(tǒng)高壓側(cè)接地短路時傳遞到發(fā)電機側(cè)的零序電壓Ug0整定：U舊=xVsii式中：Krel:可靠系數(shù)，取1.2。<0.15-^O,25)Ukh(1=0,25x100=25J7經(jīng)驗值：I動作延時整定：t=0.3s。1.發(fā)電機三次諧波定子接地保護圖(3)定子接地保護范圍示意圖圖(4)三次諧波電壓等效圖由圖（4）整理可得：II—Uf十ZUw 17-發(fā)電機中性點三次諧波電壓：發(fā)電機機端三次諧波電壓;機端與中性點三次諧波電壓比：」：'1O100%定子接地保護由發(fā)電機三次諧波定子接地保護實現(xiàn)。發(fā)電機組正常運行時，相電壓中存在三次諧波電壓，經(jīng)實際測量發(fā)電機機端三次諧波電壓值U3T小于發(fā)電機中性點三次諧波電壓值U3N。因此：當U3TU3N，三次諧波定子接地保護經(jīng)延時后動作。A發(fā)電廠發(fā)變組保護PCS-985B發(fā)電機保護中，機端、中性點三次諧波比較元件為定子繞組中性點側(cè)接地故障提供保護，它和中性點過電壓元件一起構(gòu)成100%定子接地保護，定子繞組單相接地保護中的三次諧波部分僅動作于信號。動作判據(jù)為：式中，丨 為機端三次諧波電壓向量，， 為中性點三次諧波電壓向量，人為調(diào)整系數(shù)向量，裝置自動跟蹤調(diào)整；；為制動系數(shù)，取0.3。延時整定：躲過區(qū)外故障后備保護延時，主變高壓側(cè)零序接地保護II段延時為6.5s，所以三次諧波定子接地保護延時t=6.5+0.3=6.8s，動作于信號。結(jié)束語：發(fā)電機定子接地故障是發(fā)電機組運行常見