發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)定值的整定配合分析

發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)定值的整定配合分前言：發(fā)電機(jī)定子接地故障是發(fā)電機(jī)運(yùn)行中常見的故障，一旦發(fā)電機(jī)發(fā)生單相接地故障，故障點(diǎn)與定子繞組間會產(chǎn)生電容電流和過電壓，可能導(dǎo)致繞組等絕緣破壞，危害發(fā)電機(jī)設(shè)備和影響發(fā)電機(jī)組及系統(tǒng)安全運(yùn)行。本文對發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)配置分析和南方A電廠發(fā)變組保護(hù)改造后發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)定值的整定配合分析。國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)中發(fā)電機(jī)定子繞組接地故障電流允許值如下表：表（1）發(fā)電機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行中，當(dāng)定子繞組接地故障電流小于允許值時，定子接地保護(hù)會動作于發(fā)信號，電廠可申請平穩(wěn)地停機(jī)后，組織相關(guān)人員處理故障。而當(dāng)故障電流大于允許值時，定子接地保護(hù)經(jīng)短延時后動作于跳閘。為了發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行和發(fā)電機(jī)設(shè)備安全，配置發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)是一種有效的方法。由此顯得發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)相關(guān)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(jī)及發(fā)變組保護(hù)技術(shù)規(guī)范QCSG110033-2012》，發(fā)電機(jī)組定子接地保護(hù)應(yīng)裝設(shè)保護(hù)區(qū)為100%的定子接地保護(hù)作為發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地故障保護(hù)。雙頻分離式100％定子接地保護(hù)由反應(yīng)近機(jī)端側(cè)單相接地的基波零序過電壓保護(hù)和反應(yīng)近中性點(diǎn)側(cè)單相接地的三次諧波過電壓保護(hù)兩部分組成南方A電廠采用發(fā)變組單元接線，發(fā)電機(jī)與主變壓器之間不設(shè)置發(fā)電機(jī)出口斷路器，發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)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(jī)采用東方電機(jī)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(jī)定子接地保護(hù)基波零序電壓整定。#1發(fā)變組保護(hù)改造后發(fā)電機(jī)保護(hù)采用南瑞生產(chǎn)的PCS-985B系列的雙套保護(hù)裝置。配置的發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)中，基波零序電壓保護(hù)發(fā)電機(jī)85?95%的定子繞組單相接地。保護(hù)動作邏輯如圖（2）。圖（2）定子接地保護(hù)由接于發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)電阻上的過壓元件實(shí)現(xiàn)的，希望保護(hù)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(shí)際設(shè)計(jì)的電壓取源不同而整定，具體分一下幾種：（1）保護(hù)電壓量取自發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓互感器的開口三角繞組。按躲過正常運(yùn)行時機(jī)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(jī)運(yùn)行時實(shí)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(jī)額定二次線電壓值的0.05?0.1倍。如A發(fā)電廠發(fā)電機(jī)機(jī)端電20.0.1.0.1.0.]壓互感器變比為：「時，發(fā)電機(jī)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(hù)電壓量取自中性點(diǎn)單相電壓互感器或中性點(diǎn)接地變壓器二次電壓。按躲過正常運(yùn)行時發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)的最大不平衡電壓整定：

UcpK何1Uunh.msK■-■心女為實(shí)測發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)側(cè)最大不平衡基波零序電壓。一般取：L "-■ 。1） 發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)采用單相電壓互感器接地時：當(dāng)互感器二次額定電壓為100V時，整定值可取值：5?10V。當(dāng)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(jī)中性點(diǎn)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(shí)際抽取的二次電壓。A發(fā)電廠中#1發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地設(shè)計(jì)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(hù)用二次抽取電壓：230V。所以，發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)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(jī)定子接地保護(hù)保護(hù)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(jī)側(cè)的零序電壓Ug0有多大，當(dāng)Ug0大于發(fā)電機(jī)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(jī)定子接地保護(hù)誤動作，所以發(fā)電機(jī)接地保護(hù)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(jī)定子接地保護(hù)耦合電壓校核過程如下：

從變壓器本體試驗(yàn)報(bào)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(jī)中性點(diǎn)接地變二次繞組連接電阻值為：0.5Q。3倍發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)對地基波阻抗：高壓側(cè)系統(tǒng)基準(zhǔn)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(jì)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(jī)參數(shù)表得出發(fā)電機(jī)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(jī)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(jī)端外接元件每相對地總電容0.01UF；1.當(dāng)主變中性點(diǎn)直接接地時高壓側(cè)系統(tǒng)接地時傳遞至發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)電壓：0.2S5xlOT 二次值：利 20/0.2B""當(dāng)主變中性點(diǎn)不接地時高壓側(cè)系統(tǒng)接地時傳遞至發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)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(jī)定子接地保護(hù)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(jī)側(cè)的零序電壓UgO。1.3.定子接地保護(hù)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(jī)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(yàn)值：I動作延時整定：t=0.3s。1.發(fā)電機(jī)三次諧波定子接地保護(hù)圖(3)定子接地保護(hù)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(jī)中性點(diǎn)三次諧波電壓：發(fā)電機(jī)機(jī)端三次諧波電壓;機(jī)端與中性點(diǎn)三次諧波電壓比：」：'1O100%定子接地保護(hù)由發(fā)電機(jī)三次諧波定子接地保護(hù)實(shí)現(xiàn)。發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行時，相電壓中存在三次諧波電壓，經(jīng)實(shí)際測量發(fā)電機(jī)機(jī)端三次諧波電壓值U3T小于發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)三次諧波電壓值U3N。因此：當(dāng)U3TU3N，三次諧波定子接地保護(hù)經(jīng)延時后動作。A發(fā)電廠發(fā)變組保護(hù)PCS-985B發(fā)電機(jī)保護(hù)中，機(jī)端、中性點(diǎn)三次諧波比較元件為定子繞組中性點(diǎn)側(cè)接地故障提供保護(hù)，它和中性點(diǎn)過電壓元件一起構(gòu)成100%定子接地保護(hù)，定子繞組單相接地保護(hù)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(jī)端三次諧波電壓向量，， 為中性點(diǎn)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(hù)延時，主變高壓側(cè)零序接地保護(hù)II段延時為6.5s，所以三次諧波定子接地保護(hù)延時t=6.5+0.3=6.8s，動作于信號。結(jié)束語：發(fā)電機(jī)定子接地故障是發(fā)電機(jī)組運(yùn)行常見