国内外两种三次谐波电压发电机定子绕组接地保护应用分析.pdf

全国火电300MW级机组能效对标及竞赛第四十届年会论文集 电气篇 国内外两种三次谐波电压发电机定子 绕组接地保护应用分析 文战友沈洪波 (许昌龙岗发电有限责任公司，河南 禹州461690) 【摘 要】本文对发电机定子绕组三次谐波电压接地保护原理做了简要说明，通过介绍ABB公司RAGEK 和许继WFB．805A两种三次谐波电压构成的发电机定子接地保护逻辑，分析日常工作中异常现象，提醒现场 维护人员要加强二次回路管理，定值整定要结合实际。 【关键词】定子绕组三次谐波电压接地保护 0前言 定子绕组的单相接地(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，单相接地 故障对发电机的危害主要表现在定子铁心的烧伤和接地故障扩大为相间或匝间短路。随着近年来单 机容量的逐渐增大，定子绕组的对地电容也随之增加，当定子绕组绝缘一点遭到损坏时，相应的单 相接地电流也增加，故障处时断时续的电弧就会产生间歇性弧光过电压，由此引发定子绕组的多点 绝缘破坏，因此说单相接地故障往往是相间或匝间短路的先兆，如果不采取措施，单相接地故障将 危及定子铁芯，使发电机铁芯的检修困难，造成相当大的直接和间接经济损失。 根据有关研究机构的实验结果，当发电机额定电压在18KV及以上时，为了不损害发电机本身， 单相接地电流的允许值为lA，如果单相接地电流不能限制在此范围内，就必须装设动作于跳闸的定 子接地保护。对于单机容量在100MW以上的机组，若故障发生在中性点附近，由于一般定子接地 保护存在死区，持续的故障电流可能使中性点附近绕组对铁芯击穿，因此就要求配置100％保护区的 定子接地保护，并在定子绕组任一点经过渡电阻接地时，有足够的灵敏度。 1 三次谐波电压100％定子接地保护方案 Un3 Us3 由于发电机气隙磁场的非正弦波，在三相定子绕组中将 感应产生各种谐波电动势，主要以3、5、7次谐波为主。这 些高次谐波成分将使发电机三相电压偏离正弦波形，因此发 电机在制造过程中会是用各种办法抑制这些谐波成分，但由 于3次谐波成分不影响线电压波形，一般不会优先考虑，而 。 且铁心局部饱和也不可避免，因此在发电机三相电压的实测 Un3中性点侧三次谐波电压 数据中，总有或大或小的三次谐波。对于只采用基波零序电 IJs3机瑞PT三次谐波电压 全国火电300MW级机组能效对标及竞赛贫独q十届年会论文集 电气篇 压构成的定子接地保护，当接地故障发生在中性点附近时，由 图1三次谐波电压分布示意图 于这种保护原理上的死区，故障可能不会被检测到，若再发生第二点接地故障，就会造成实际上的 相间或匝间短路，对发电机机组造成严重损害。 根据三次谐波零序电压的特点，当发电机中性点附近发生接地故障时，机端三次谐波电压Us3 增大，中性点三次谐波电压Un3减小，利用这种特点来构成定子绕组三次谐波电压单相接地保护， 用于消除基波零序电压型保护5～10％的死区，对于保证大型机组安全运行来说是十分重要的。 2ABB公司RAGEK定子接地保护 2H、 电流继电器RXIDH 值应小于一切正常运行时发电机中性点最小三次谐波电压lu3。．miIll)构成低电压接地保护，因为在任 何正常的运行条件下均有IU3nl：g=0，而中性点附近发生接地故障时，lU3n[将趋向于0。通过发电机机 端电流检测来闭锁三次谐波低电压保护功能在发电机未并网前动作，从而完成从机端到发电机中性 点侧95％一lOO％部分定子绕组接地的保护监测功能。 崭睾 性点 电压 发电 机中 信号 性点