高压厂用电系统单相接地对发电机零序电压接地保护的影.doc

关健词：高压厂用段接地，基波零序电压保护，防误动措施 . 高压厂用段发生单相接地故障时,会引起发电机三相电压不平衡,可能会导致基波零序电压保护误动，因此加强对 .&高压厂用电系统单相接地对发电机零序电压接地保护的影响河南理工大学 田书 张红栋摘要：本文通过计算高厂变高压绕组每相对地等值电容在6 kV厂用电系统发生单相接地时的值，发现6 kV厂用电系统发生单相接地故障时，会影响发电机系统三相对地等值电容，即影响发电机系统三相电压，从而影响发电机系统的基波零序电压，近而可能会导致发电机基波零序电压保护误动。并认为采用具有制动特性的基波零序电压保护是防止厂用高压段接地时保护误动的可靠措施。关健词：高压厂用段接地，基波零序电压保护，防误动措施0前言：发电机最常见的故障之一是定子绕组的单相接地故障(即定子绕组对铁芯的绝缘破坏)。国产大型发电机的定子接地保护多采用由基波零序电压和三次谐波电压构成的100 %定子接地保护。其中基波零序电压反映发电机三相对地电压的不平衡,取机端电压互感器开口三角电压或中性点消弧线圈二次电压,整定值通常为510 V,可保护发电机定子线圈90%95%。高压厂用段发生单相接地故障时,会引起发电机三相电压不平衡,可能会导致基波零序电压保护误动，因此加强对高压厂用段发生单相接地对发电机基波零序电压保护影响的研究，并采用相应的防范措施很有必有。1 厂用高压段接地对发电机基波零电压的影响发电机系统三相对地等值电容是由发电机、主变压器、高厂变、封闭母线、电压互感器等设备经绝缘部件对地形成的电容。图1为焦作电厂 200MW发电机系统对地等值电容示意图,各电容的数值见表1。图1 发电机系统对地等值电容示意图表1 发电机系统对地等值电容参考数值电容 含义 电容量/pFC1 发电机定子线圈对地(铁芯)等值电容 100 000C2 发电机封闭母线对地等值电容 2 100C3 高压厂用变压器低压I线圈对地(铁芯)等值电容 2308C4 高压厂用变压器高压线圈对低压I线圈等值电容 2 138C5 高压厂用变压器高压线圈对低压II线圈等值电容 4 700C6 高压厂用变压器低压II线圈对地(铁芯)等值电容 500C7 高压厂用变压器高压线圈对地(铁芯)等值电容 520C8 主变压器低压线圈对地(铁芯)等值电容 3 883C9 主变压器高压线圈对低压线圈等值电容 4 300C10 主变压器高压线圈对地(铁芯)等值电容 850注；发电机电压互感器(甲乙丙PT)对地电容量很小,忽略不计。从图1和表1可以看出,高压厂用变压器高压侧对低压I和低压II以及低压I、II对地的电容量相差较大,这主要是由变压器的结构决定的。6 kV厂用电系统单相接地对发电机系统的影响应根据高厂变各绕组之间及绕组对地电容进行定量分析。从图1可以看出：正常运行时高厂变高压绕组每相对地等值电容为 当高厂变低压I侧单相接地时,相当于电容C3被短路,高压厂用变压器故障相对地电容为 其它两相对地电容仍为 可见高压厂用变压器低压I单相接地后,发电机系统对地电容不平衡,但变化量不大,发电机中性点电位不应有明显升高。当高厂变低压II侧单相接地后,相当于电容C6被短路,高压厂用变压器故障相对地电容为：而其它两相对地电容仍为： 可见高压厂用变压器低压II单相接地后使发电机三相对地电容严重不平衡，导致发电机三相对地电压不平衡，基波零序电压升高。通过以上分析计算可以看出，当高压厂用电系统发生单相接地时，虽然发电机为不直接接地系统,零序电流没有直接的通路,但零序电压通过对地电容和变压器线圈耦合电容仍然能够传递到发电机系统，会使发电机三相对地电容不平衡，导致发电机三相电压不平衡，基波零序电压升高，会导致保护误动，因此在对发电机基波零序电压保护进行整定时应考虑这一情况。2厂用高压段基波零序电压传递到发电机端的理论计算高厂变低压侧单相接地故障时,该侧基波零序电压设为,高厂变的高、低压绕组间每相耦合电容为(应采用实测数据),计算传递到发电机机端的电压应分两种情况:a高厂变为/接线,计算按图1进行,图1/和/Y变压器图中Zn为发电机中性点外接对地阻抗,其值为：发电机中性点不接地(包括经TV接地) Zn=;发电机中性点经电阻Rn接地(经接地变) Zn=Rn;发电机中性点经消弧线圈接地Zn=RL+jL(RL和L为消弧线圈的电阻和电感)。b高厂变为/Yn接线,计算按图2进行(图中符号同图1)。图2/Yn变压器注：3Cg中应包含发电机机端外接元件(升压变低压绕组、高厂变和电压互感器的高压绕组、分相封闭母线、电压互感等)对地电容,以及冲击波吸收电容(如果装设此电容)。3 6kV系统接地试验为验证厂用高压段发生接地时，厂用高压段零序电压对发电机零序电压的影响，焦作电厂在2001年4月26日做了两次6kV系统接地试验。试验时机组有功功率150 MW。第一次试验是在6 kV IA段1号凝升泵电机出线人为设置A相接地故障,以验证6 kV厂用电系统接地对发电机零序电压的影响。试验前：故障录波器显示发电机机端零序电压3U0,最高为4.5 V;工控机实时参数显示中性点电抗器电压为5.1 V 。1号凝结泵A相接地后:故障录波显示发电机机端零序电压3U0,最高为13.1 V;工控机实时参数显示中性点电抗器电压为13.8 V。第二次试验是为了排除接地网接地不良可能产生的影响，之后又在6 kV IA段5号磨煤机电机出线再次人为设置A相接地故障,试验数据和在汽机房的接地数据基本接近。试验前：故障录波器显示发电机机端零序电压3U0,最高为4.4 V；工控机实时参数显示中性点电抗器电压为4.9 V。5号磨煤机A相接地后:故障录波显示发电机机端零序电压3U0最高为12.9 V;工控机实时参数显示中性点电抗器电压为13.7 V上述试验表明了：厂用电系统单相接地对发电机系统的影响较大,若发电机定子接地保护定值较低时,足以导致传统发电机基波零序电压定子接地保护误动4防止发电机基波零序保护误动的措施为了最大限度地发挥基波零序电压保护在定子单相接地故障时的作用,动作电压Uop应采取的尽可能小些(例如5 V),使其具有尽可能大的保护区。但是在取较低动作电压Uop的同时,必须考虑厂用电高压系统发生单相接地故障时,厂用高压段零序电压通过高厂变的高、低压绕组间耦合电容传递到发电机端可能达到的零序电压Uog，应有Uop（/）, 为电压互感器变比。如果出现Uop(/)。b为了保持基波零序电压定子单相接地保护的灵敏度,可允许p(/),此时可增设高压厂用段系统的基波零序电压作制动电压,当非发电机发生单相接地故障而有较大值时,能克服定子接地保护的误动;当发电机单相接地故障时,仍有很高的灵敏度。c具有制动作用的定子基波零序电压接地保护动作特性如下：: 式中为高压厂用电系统单相接地时的基波零序电压(有名值)，为保护门坎电压，为发电机机端TV变比;Kres为制动系数,Kres=1.21.3， B为传递过电压系数。当高厂变为/Yn接线时当高厂变为/接线时制动特性的基波零序电压保护动作特性为当发电机单相接地故障时,30，0,只要满足上式保护即可动作。当外部系统发生接地故障时，很大，此时3B，设置制动系数Kres,，使上式不满足，即可防止保护误动。5结论：a高压厂用电系统单相接地时，会使发电机三相对地电容值不相等，导致发电机三相电压不平衡，基波零序电压升高，导致保护误动。b通过降低零序电压保护动作值的方法来提高保护的保护范围和保护的灵敏度的方法是不科学的，动作值降低意味着保护误动可能性的增加。 c为了保证零序电压保护在厂用高压段发生接地故障时不误动，最可行的办法就是采用具有制动特性的基波零序电压保护作为发电机定子接地保护。参考文献1王维俭.主设备继电保护原理与应用M.北京:中国电力出版社,1996.2李郭民,孟崇林.山西阳泉发电有限责任公司2号发电机3U0定子接地保护误动的原因分析J.山西电力技术,2000,(2)