定子绕组单相接地

定子绕组单相接地100％定子接地保护的必要性1定子绕组单相接地，是相间、匝间短路的先兆a单相接地引起非故障相及中性点电位升高。b

中性点附近经过渡电阻接地若保护灵敏度不够而未动作，经过长期运行，在机端侧再发生第二点接地，中性点电位升高，第一个接地点接地电流增大，而过渡电阻减小，结果发生相间或匝间严重短路。2其次单相接地引起铁心的损伤。机组越大分布电容越大，接地容性电流越大。正常运行时的基波零序电压当发电机中性点不论何种接地方式，即使三相电势完全对称相等，由于发电机电压系统三相对地电容不完全相等，中性点也有一定的不平衡电压存在。这个不平衡电压一般为额定电压的百分之几。发电机TV的一次等效图

发变组系统对地等效阻抗对测量的影响

不平衡危害：不仅测量不准而且激发谐振。中性点消弧线圈或接地变接地，一次额定电压满足相电压铁心不饱和，并留有裕度。以防止与三相对地电容产生铁磁谐振，也容易发生间歇性弧光接地过电压。

单相接地故障时的基波零序电压零序电压U0既是发电机中性点的位移电压，也是定子绕组任一相任一点的零序电压，基波零序电压定子接地保护的动作电压，一般可降到5~10V

对于主变压器高压侧中性点不论是否接地，当高压系统发生接地故障时，直接传递给发电机的零序电压超过定子接地保护的动作值，对于跳闸接地保护可以经主变高压侧零序电压闭锁，基波报警可以用时间避开。但是反过来定子接地不影响主变高压侧电压。基波零序电压型定子接地保护简单可靠，是现在用的比较普遍的保护，保护区80%~90%。不足点：发电机侧接地与主变低压侧和厂变高压侧接地无法区分。接地零序电压较低时借助三次谐波分布来大概判断是发电机内部还是外部。

中性点接地时基波保护存在死区。三次谐波电压产生1由于发电机气隙磁通密度分布非正弦分布和铁磁饱和影响，在定子绕组中感应电势除基波分量外还含有高次谐波，其中三次谐波含量较高。2对于水电机组三次谐波电压随无功近似线性增长。这是因为凸极发电机带感性无功时，纵轴电枢反应将对三次谐波励磁势起助磁作用，而且随无功增大励磁必相应增大，励磁磁通势三次谐波必然增大。3TV饱和引起。将引起三次谐波的虚假增大。4三次谐波等效源存在于定子绕组中，与定子基波电压共存。在TV二次开口测量到的三次谐波电压只是等效源中的部分。只有中性点接地时机端三次谐波电压等于等效源电压。

发电机三次谐波电势的分布特点

如果把发电机的对地电容等效地看作集中在发电机的中性点N和机端S，每端为1/2Cof，并将发电机端引出线、升压变压器、厂用变压器以及电压互感器等设备的每相对地电容Cos也等效地放在机端，则正常运行情况下的等效网络如图1-32所示，同此即可求出中性点及机端的三次谐波电压分别为：

当发电机中性点经消弧线圈接地时，其等值电路如图1-33所示，假设基波电容电流得到完补偿，则

此时发电机中性点侧对三次谐波的等值电抗为

发电机端对三次谐波的等值电抗为

发电机端三次谐波电压和中性点三次谐波电压之比为

上式表明，接入消弧圈以后，中性点的三次谐波电压UN3在正常运行时比机端三次谐波电压US3更大。在发电机出线端开路时，COS=0，则在正常运行情况下，尽管发电机的三次谐波电势E3随着发电机的结构及运行状况而改变，但是其机端三次谐波电压与中性点三次谐波电压的比值总是符合以上关系的。

当发电机定子绕组发生金属性单相接地时，设接地发生在距中性点α处，其等值电路如图1-34所示。此时不管发电机中性点是否接有消弧线圈，恒有

US3、UN3随α而变化的关系如图1-35所示。当α<50%时，恒有US3>UN3.100%定子接地保护因此，如果利用机端三次谐波电压US3作为动作量，而用中性点侧三次谐波电压作为制动量来构成接地保护，且当US3与UN3相比较作为保护的动作条件，则在正常运行时保护不可能动作，而当中性点附近发生接地时，则具有很高的灵敏性。利用这种原理构成的接地保护，可以反应定子绕组中性点侧约50%范围以内的接地故障。

现有定子接地保护存在问题三次谐波电压比率判据－启停机过程中易误动－正常运行机组频率变化时，三次谐波滤过比下降，易导致误动调整型三次谐波电压判据－启停机过程中易误动－正常运行机组频率变化时，三次谐波滤过比下降，易导致误动－运行方式变化时，易误动自适应三次谐波电压比率判据：发变组并网前后机端等效电容变化较大，并网前、后各设一个定值，根据各自状态下装置实时显示的最大三次谐波电压比率值整定，装置根据断路器位置接点和负荷电流自动适应状态变化频率跟踪和数字滤波器相结合，在频率45～55Hz范围内三次谐波电压滤过比不受影响定子接地保护的功能特点正常运行时发电机中性点零序电压波形()定子接地保护的功能特点95%定子接地保护灵敏段：动作于出口时中性点零序电压经主变高、中压侧零序电压闭锁，以防止区外故障时定子接地基波零序电压灵敏段误动。动作于信号时只判中性点零序电压高定值段：躲过各种情况下最大不平衡电压定子接地保护的功能特点发电机中性点40%接地电压波形(动模试验)定子接地保护的功能特点自适应三次谐波电压比率判据优点：

频率变化不会误动解决了机组启停机过程中三次谐波电压比率判据误动的问题。定子接地保护的功能特点三次谐波电压差动判据：正常运行时，机端、中性点三次谐波电压幅值、相位在一定范围内波动，实时自动调整系数kt使正常运行时差电压接近为0；可以保护100％的定子接地定子接地保护的功能特点妈湾电厂正常运行三次谐波差动波形：定子接地保