定子接地保护基础知识

1、定子接地保护基础知识,Generator Protection Basis of Stator-Earth-Fault Protection,演示者:高迪军 西门子电力自动化有限公司 Phone: +86-25-5212 0188 转8272 Mobile: +86-138 0904 0403 E-Mail: ,下图测试结果显示：接地故障期间燃弧对定子铁芯叠片的影响,中性点连接方式 (1),绝缘或高阻抗接地 优点: 接地电流小 不足:在间歇性接地故障时，暂态过电压高(2.5 3.5 ) Uph-E,补偿接地或经电抗接地 优点: 故障点接地电流小 不足:产生暂态过电压 (2.5Uph-E), 成

2、本增加,标准应用,应用很少; 用于老电厂, 10 A, 10 A,中性点连接方式(2),低阻抗接地 优点: 暂态过电压低, 定子接地保护范围达 95 到 98% 不足:故障持续较长时间，对发电机危害很大,固定(有效地)接地 优点: 暂态电压低, 方便测量用于实现更好的保护功能 不足:对发电机危害大,容易产生漏电零序电流,应用于工业系统的电厂中,应用于低压发电机, 200 - 400 A,接地故障时的电压分布,没有接地故障时的电压分布,UL3,E,UL3,E = UL31,UE = -UL1,E,UL1,E = 0,UL2,E = UL21,L1发生接地故障时，故障点的电压分布,ULx,E .

3、单相对地电压 无零序电压 (UE = 0),故障相电压UL,E下降 (min 0) 非故障相电压UL,E升高 (max 相间电压) UE 零序电压 (可以在中性点测量到对地电压),M,M,UL1,E,UL2,E,L1 L2 L3,接地故障时的电流分布,模型:,故障点等效电压 UE IE =3 IE/3 = 3 UE/ZE IE/3 . 单相接地故障电流 ZE . 单相接地阻抗,矢量图: L1发生接地故障,UL3,E,UL2,E,IE =,3U0 1 jCE,= 3U0 jCE,=,3 UE ZE,IC,2,IE,IC,3,L1 L2 L3,IC 3,3U0 =3UE,接地故障点电压与电流的相互

4、关系,开口电压 UE (U0) 和接地电流 IE (3I0) 作为发电机绕组发生接地故障时 故障点的保护功能,中性点附近发生接地故障，开口电压和接地电流将变小,采用发变组方式连接的发电机,发电机与电网之间通过变压器隔离 假设变压器为理想变压器, 接地故障时的开口电压只在发电机端能测量到,单元接线: 高压侧发生接地故障时，如何降低对发电机保护的扰动,接地变压器,TR =,CL,CG,CTr,CK,UEO ,UN 3,(Limb transformation ratio),UGen 3,100 3,500 3,V,V,UR,问题:由于变压器两绕组之间存在耦合电容， 发生在系统的接地故障将导致扰动,

5、解决方案:通过增加负载电阻的 方式，来减弱这种影响,Note: 固定接地的变压器，UE0 约为UN/3 的80%(固定 接地点打开时的安全边界),单元接线 耦合电容的影响,UR,prim,Rprim,CK,UC,UEO,UR,prim,Rprim,UEO,1,Rprim +,jCK,Example:,CK = 10 nF,UEO =,220 kV 3,UR,prim 265V,UN,G = 10,5 kV,R = 5 ,Tr = 34,6,UR,sek 23V,23V 500V,4,6% 扰动影响,CE.,等效电路,扰动电压,CG+CL+CTr 忽略 UEO高压侧开口电压 CK三相耦合电容 R

6、prim 一次侧负载电阻 Tr接地变压器变比,单元接线方式，通过中性点变压器接地,发电机,单元变压器,Rsek=,Rprim 2TR,设计合适的 Rprim， 以便使故障电流 10A,R,UR,TR =,UGen 3,UR,二次侧标称电压UR一般选择得较高 (250V - 500V)，以避免负载电阻太小,发电机直接连接到电网,发电机之间有电气上的连接 可以在任何位置测量到接地故障引起的开口电压,G,G,G,M,直接连接 -定子方向接地故障保护,L1,L2,L3,L1,L2,L3,CE,IC + IR,Ohmic current boost,IC,IR,ICL2,ICL1,3I0,3U0,UL1,UL2,Network,3i0,3u0,DFT 3U0, 3I0 Direction (3U0, 3I0),接地变压器,直接连接时，故障电流的分布,有接地变压器直接连接时，故障电流的分布,检测接地电流 ： Toroidal Current Transformer 和 Holmgreen Connection,Toroidal Current Transformer,IE 3,per phase,Holmgreen connection (separate cores),Holmgreen connection (common neutral retur