1 引言

發電機定子接地是指發電機定子繞組回路及與定子繞組回路直接相連的一次系統發生的單相接地短路。定子接 按接地時間長短可分為瞬時接地、斷續接地和永久接地；按接地范圍可分為內部接地和外部接地；按接地性質可分為 金屬性接地、電弧接地和電阻接地；按接地原因可分為真接地和假接地。

近幾年來，各種原理的發電機定子繞組單相接地保護裝置紛紛出現，如三次諧波電壓型、零序電流型等，但零序電壓型由于其接線簡單、維護方便、運行可靠等優點，仍在中小型機組上廣泛應用。因此，對零序電壓型單相接地保護進行分析和改進，仍有現實意義。

2 零序電壓型單相接地保護原理

6kV發電機為中性點不接地系統，當發生定子繞組單相接地時，故障點將出現零序電壓。下面以A相定子繞組任一點發生金屬性接地故障為例進行分析。

當中性點直接接地系統（又稱大接地電流系統）中發生接地短路時，將出現很大的零序電壓和電流。還有在中性點不直接接地系統中當發生單相接地時，也會產生零序電壓。零序電源在故障點，故障點的零序電壓最高，系統中距離故障點越遠處的零序電壓就越低，取決于測量點到大地間阻抗的大小。

如圖1所示，假設A相在距中性點a處（a表示由中性點到故障點的匝數中該相總匝數的百分數）的d點發生接地故障。

則零序電壓為（推導過程略）：Ud0=-aEA

上式表明，故障點的零序電壓與a成正比，即接地點離中性點越遠，零序電壓越高。這樣，可以利用接于機端的電壓互感器開口三角形取得零序電壓，構成單相接地保護，如圖2所示。

3 存在問題與改進

圖2是最基本的零序電壓型發電機定子接地保護，實際運行中，經常發生保護誤動或拒動現象。因此，有必要對這些問題進行分析與改進，從而提高保護的正確動作率。

3.1 動作電壓值整定

變壓器 bian ya qi利用電磁感應的原理來改變交流電壓的裝置，主要構件是初級線圈、次級線圈和鐵心（磁芯）。在電器設備和無線電路中，常用作升降電壓、匹配阻抗，安全隔離等。變壓器按用途可以分為：配電變壓器、電力變壓器、 全密封變壓器、組合式變壓器、干式變壓器、油浸式變壓器、 單相變壓器、電爐變壓器、整流變壓器、電抗器、抗干擾變壓器、防雷變壓器、箱式變電器 試驗變壓器、轉角變壓器、大電流變壓器、勵磁變壓器。

零序電壓型單相接地保護，是從機端電壓互感器開口三角形側取得零序電壓，接入保護用的過電壓繼電器。理想情況下，發電機正常運行時，TV開口三角形側無零序電壓，繼電器不動作。但實際上，發電機在正常運行情況下，其相電壓中存在三次諧波電壓；另外，在變壓器高壓側發生接地短路時，由于變壓器高低壓繞組之間有電容存在，發電機機端也會產生零序電壓。為了保證保護動作的選擇性，保護的整定值應躲開上述三次諧波電壓與零序電壓。根據運行經驗，電壓值一般整定為15~20V之間。按此值整定后，由于靠近中性點附近發生接地故障時，零序電壓低，保護可能不會起動，故此種保護的保護范圍約為由機端到中性點繞組的85%左右，保護存在死區。為了減小死區，提高保護的靈敏性，應采取措施降低動作電壓。包括裝設三次諧波電壓濾過器、利用變壓器高壓側的零序電壓將接地閉鎖等方法來實現。接線原理如圖3所示。

將發電機出口6.3kV側零序由壓經三次諧波濾過器LF濾波后，作為起動量輸入定子接地繼電器KE中，為防止變壓器高壓側接地時對低壓側的影響，將35kV側零序電壓作為制動量輸入KE中，這樣保護的整定值可降低。實際運行中電壓值可整定在10V以下，可實現對發電機定子繞組90%范圍以上單相接地保護。

3.2 發信或跳閘

規程規定，對于出口電壓為6.3kV的發電機，當接地電流等于或大于5A時，單相接地保護作用跳閘；小于5A時，一般只發信號不跳閘，這是基于保護發電機定子繞組而作出的規定。由于電力系統都在不斷擴大，現有系統的電容電流一般都在5A以上，按照規定發電機是應該跳閘的。但實際運行中，受各種因素影響，單相接地誤動率還是較高的，發電機頻頻停機影響較大。這樣，在發信和跳閘上進一步研究提有必要的。

向電力機車供電的牽引供電系統的安全運行應該得到保證。一旦發生事故，安裝于牽引變電所（開閉所、分區亭）內的繼電保護裝置即被事故產生的短路電流啟動，自動將向事故點供電的斷路器斷開，以縮小事故范圍，保證其他設備的安全運行和向非事故線路正常供電。這種因事故而自動斷開斷路器的動作，稱為"跳閘".

（1）應準確區分接地點在發電機側還是在6kV廠用系統。多數中小電廠，發電機與廠用系統是聯為一體的，構成6kV不接地系統。為準確區分接地點，可在廠用分支處裝一方向零序電流保護，當判斷為6kV廠用系統單相接地時，因線電壓對稱，仍可繼續運行（一般為2h）。當判斷為發電機側單相接地時，可按下面（2）跳閘方式處理。

（2）跳閘方式選擇。現代電廠，一般都是多臺鍋爐與汽機通過母管并列運行。這樣，當判斷為發電機側單相接地時，為避免發電機停機，可將該6kV系統上不重要的輔機跳閘，以減少電容電流至規定值以下，避免發電機定子鐵心進一步燒損。在此期間，值班人員可對接地點進行確認，確認無誤后，再通過調整系統負荷，對接地發電機進行停機處理。

3.3 保護動作時間

國家有關規程對發電機定子繞組單相接地保護的動作時間未作明確規定，各電廠應根據本廠機組的實際運行情況給出延時時間。根據運行經驗，延時時間應躲過變壓器高壓側后備保護的動作時間，一般為3~5s為宜，否則容易誤動。

4 小結

在發電機主保護動作跳閘，發電機重新零起升壓過程中，值班人員發現發電機出現零序電壓時，未直接切斷滅磁開關來消除發電機磁場能量，而是將發電機電壓降至零后才斷開勵磁調節柜輸出開關Q4,延誤了事故處理時間，甚至有可能擴大事故。因為若故障點在發電機內部的定子回路中，則二次升壓后故障電壓持續時間過長，會對定子回路造成嚴重損壞，造成無法挽回的后果。因此，處理此類事故時要頭腦冷靜，可直接采取切斷滅磁開關的辦法來處理。發電機定子繞組單相接地保護，對于中小型發電機，可采用零序電壓型保護，實際運行中，應根據系統接線與運行方式，決定保護接線、定值整定、跳閘方式等，以利于發電機定子單相接地保護準確而可靠地動作。