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摘要：本文阐述了配置定子接地保护的必要性，介绍了锦屏二级水电站注入式定子接地保护的基本原理和保护判据，并分析了运行实际的注意事项及定子接地保护动作的处理方法。
关键词：发电机；危害；注入式；定子接地保护
Abstract：This article demonstrates the necessity of stator ground fault protection configuration, introduced the basic principle and Protection criterion about injection stator ground fault protection in Jinping Erji hydroelectric power station, and analysed the practical operation matters needing attention and an operation of the stator ground fault protection processing method.
Keywords: Generator;Harm;Injection; stator ground fault protection
中图分类号：[TM622] 文献标识码：A 文章编号：
一、定子接地的危害
定子绕组接地是发电机的一种常见故障，通常由于绕组的绝缘损坏引起。当出现接地时，接地电流引起的电弧，不仅灼伤铁芯，接地电流过大时，可能导致铁芯损坏严重，造成发电机报废；更会进一步破壞绝缘，引起定子绕组的第二点绝缘破坏，从而造成两点接地，发生相间或匝间短路，使发电机损坏更严重。[1]
发电机制造成本高，检修工期长，修复十分困难，所以需要配置能灵敏反应100%定子绕组接地故障的保护，保证发电机的安全。
二、注入式定子一点接地保护
1、保护基本原理
我厂注入式定子接地保护是由20Hz低频注入电源和微机保护装置两部分共同实现，低频注入电源包括方波电源、带通滤波器和分压器三部分构成。原理图如下图所示：
图1：注入式定子接地保护原理图
低频注入电源通过带通滤波器得到20Hz的交流电源，经接地变压器二次侧注入到发电机定子绕组中。微机保护装置通过分压电阻采样分压后的注入电压UNL和注入电流IG0，再通过一定的角度补偿、阻抗补偿后计算发电机定子绕组的对地绝缘电阻。
2、保护判据
我厂注入式定子接地保护采用接地电阻判据和接地电流判据。
接地电阻判据：反映发电机定子绕组接地电阻的大小，设有两段定值，高定值段报警，低定值段跳闸。
低定值段动作方程为：
RIsafe(定子接地安全电流)
高定值段动作方程为：
R 接地电流判据：发电机运行时，若靠近发电机机端位置出现定子绕组接地故障，则发电机的基波零序电压会明显增加，流过接地设备的基波零序电流也会明显增加。为此增设接地电流辅助判据。接地电流判据可反应发电机定子接地电流的大小，为保证动作正确性，增加发电机机端开口三角电压为辅助判据，其动作方程为：
IG0>Iset且U0>5V
3、主要保护定值整定
3.1接地电阻的整定
发电机中性点经配电变高阻接地，当定子绕组发生单相接地故障时，其等效的基波零序回路电路如下图所示：
图2：定子接地时的等效零序回路图
其中，a为接地故障位置至中性点的匝数占定子绕组一相串联总匝数的百分比，E为发电机相电压；Rn为中性点接地电阻；Xc为三相定子绕组侧系统对地总电容的容抗；Re为故障点的接地过渡电阻；U0为基波零序电压；Ie为流过故障点的基波零序电流。
考虑发生严重的机端接地故障，根据规程允许的接地故障电流值，通过上述等效电路求出接地过渡电阻值。此电阻值可作为保护的接地电阻报警值和跳闸值的整定依据。[2]
3.2安全电流定值的确定
根据现场实验，发电机静止时，机端金属性接地，串一电流表，发电机零起升压，当电流表显示接地故障电流达到安全电流（规定为1A），则保护装置检测到的I G0就是Isafe的定值。
3.3接地电流判据定值的整定
接地零序电流判据作为电阻判据的后备，它反应的是流过发电机中性点接地线上的电流，其动作电流整定为：
式中：Rn为发电机中性点接地变二次侧负载电阻
U为发电机机端单相金属接地时负载电阻R上的电压
N为中间CT的电流变比
a一般取10%～20%
三、保护装置的运行及定子接地的处理
由于保护装置的直流电源稳定性会受到系统的影响，进而影响到装置的正常运行，在运行时一定要注意系统的波动，而导致的误报现象。
当出现定子一点接地保护动作时，应尽快申请调度停机，将机组停电隔离，进行相关检查。
四、结语
锦屏二级水电站是刚投运的大型水电站，其机组是600MW的水轮发电机组，机组定子绕组对地电容大，对定子接地保护要求较高。注入式定子接地保护比传统的定子接地保护灵敏度高，机组停机状态时仍可以监视发电机绕组绝缘，保护灵敏度在定子各处一致，无保护死区。投运以来，装置运行稳定可靠，绕组发生接地时均能可靠动作。
参考文献：
[1] 张保会，尹项根．电力系统继电保护[M]．北京：中国电力出版社，2005
[2] RCS-985发电机注入式定子接地保护装置技术和使用说明书
关键词：发电机；危害；注入式；定子接地保护
Abstract：This article demonstrates the necessity of stator ground fault protection configuration, introduced the basic principle and Protection criterion about injection stator ground fault protection in Jinping Erji hydroelectric power station, and analysed the practical operation matters needing attention and an operation of the stator ground fault protection processing method.
Keywords: Generator;Harm;Injection; stator ground fault protection
中图分类号：[TM622] 文献标识码：A 文章编号：
一、定子接地的危害
定子绕组接地是发电机的一种常见故障，通常由于绕组的绝缘损坏引起。当出现接地时，接地电流引起的电弧，不仅灼伤铁芯，接地电流过大时，可能导致铁芯损坏严重，造成发电机报废；更会进一步破壞绝缘，引起定子绕组的第二点绝缘破坏，从而造成两点接地，发生相间或匝间短路，使发电机损坏更严重。[1]
发电机制造成本高，检修工期长，修复十分困难，所以需要配置能灵敏反应100%定子绕组接地故障的保护，保证发电机的安全。
二、注入式定子一点接地保护
1、保护基本原理
我厂注入式定子接地保护是由20Hz低频注入电源和微机保护装置两部分共同实现，低频注入电源包括方波电源、带通滤波器和分压器三部分构成。原理图如下图所示：
图1：注入式定子接地保护原理图
低频注入电源通过带通滤波器得到20Hz的交流电源，经接地变压器二次侧注入到发电机定子绕组中。微机保护装置通过分压电阻采样分压后的注入电压UNL和注入电流IG0，再通过一定的角度补偿、阻抗补偿后计算发电机定子绕组的对地绝缘电阻。
2、保护判据
我厂注入式定子接地保护采用接地电阻判据和接地电流判据。
接地电阻判据：反映发电机定子绕组接地电阻的大小，设有两段定值，高定值段报警，低定值段跳闸。
低定值段动作方程为：
R
高定值段动作方程为：
R
IG0>Iset且U0>5V
3、主要保护定值整定
3.1接地电阻的整定
发电机中性点经配电变高阻接地，当定子绕组发生单相接地故障时，其等效的基波零序回路电路如下图所示：
图2：定子接地时的等效零序回路图
其中，a为接地故障位置至中性点的匝数占定子绕组一相串联总匝数的百分比，E为发电机相电压；Rn为中性点接地电阻；Xc为三相定子绕组侧系统对地总电容的容抗；Re为故障点的接地过渡电阻；U0为基波零序电压；Ie为流过故障点的基波零序电流。
考虑发生严重的机端接地故障，根据规程允许的接地故障电流值，通过上述等效电路求出接地过渡电阻值。此电阻值可作为保护的接地电阻报警值和跳闸值的整定依据。[2]
3.2安全电流定值的确定
根据现场实验，发电机静止时，机端金属性接地，串一电流表，发电机零起升压，当电流表显示接地故障电流达到安全电流（规定为1A），则保护装置检测到的I G0就是Isafe的定值。
3.3接地电流判据定值的整定
接地零序电流判据作为电阻判据的后备，它反应的是流过发电机中性点接地线上的电流，其动作电流整定为：
式中：Rn为发电机中性点接地变二次侧负载电阻
U为发电机机端单相金属接地时负载电阻R上的电压
N为中间CT的电流变比
a一般取10%～20%
三、保护装置的运行及定子接地的处理
由于保护装置的直流电源稳定性会受到系统的影响，进而影响到装置的正常运行，在运行时一定要注意系统的波动，而导致的误报现象。
当出现定子一点接地保护动作时，应尽快申请调度停机，将机组停电隔离，进行相关检查。
四、结语
锦屏二级水电站是刚投运的大型水电站，其机组是600MW的水轮发电机组，机组定子绕组对地电容大，对定子接地保护要求较高。注入式定子接地保护比传统的定子接地保护灵敏度高，机组停机状态时仍可以监视发电机绕组绝缘，保护灵敏度在定子各处一致，无保护死区。投运以来，装置运行稳定可靠，绕组发生接地时均能可靠动作。
参考文献：
[1] 张保会，尹项根．电力系统继电保护[M]．北京：中国电力出版社，2005
[2] RCS-985发电机注入式定子接地保护装置技术和使用说明书