發(fā)電機定子繞組接地保護3U0整定

馬 勇

（華能濟寧運河發(fā)電有限公司，山東 濟寧 272100）

1 定子接地保護在大型汽輪發(fā)電機組中的地位

發(fā)電機是電力系統(tǒng)中最重要的設備之一，其外殼完全接地。當發(fā)電機定子繞組與鐵心之間的絕緣被破壞時，就形成了定子單相接地故障。發(fā)電機定子繞組發(fā)生單相接地故障時，中性點流過的接地故障電流與中性點接地方式有關，發(fā)電機中性點接地方式的不同，對發(fā)電機定子接地保護的出口方式要求也不同，而且動作時限也是長短不一。

由于現(xiàn)代大型發(fā)電機組在電力系統(tǒng)的重要性，單機容量的增大，又多采用單元接線，一般使三相定子繞組對地電容增加且相對固定，相應的單相接地電流增大，而定子鐵心又是在數百噸的壓力下鍛壓形成的單一整體，檢修很困難，停機時間長，造成相當大的直接損失和間接經濟損失，所以大型發(fā)電機一般都裝設作為發(fā)電機主要保護的100%定子接地保護，并保證該保護能夠可靠正確動作，確保小異常不釀成大事故。

2 大型發(fā)電機定子接地保護的構成

我國大型發(fā)電機組大都采用單元接線方式，中性點接地方式主要采用中性點經配電變壓器（二次側接電阻）接地，電阻值較大，取為高阻接地，其電阻吸收功率大于或等于三相對地電容的無功伏安。為限制動態(tài)過電壓不超過2.6倍額定相電壓，接地電阻 （一次值）RN′≤1/3ωCg，Cg為發(fā)電機每相對地耦合電容。

國內目前采用較多的定子接地保護裝置，常采用基波零序電壓元件（簡稱3U0）和三次諧波電壓元件（簡稱3ω）兩部分組成，其中3U0元件用于反應發(fā)電機定子繞組機端部分的單相接地故障，保護范圍從機端至中性點85%～95%繞組，出口方式為經延時跳閘，而3ω元件主要用于保護中性點側的繞組，保護范圍從中性點至機端5%～15%繞組，出口方式為發(fā)信，兩者共同構成100%定子接地保護。

3 中性點經接地變壓器接地時保護的整定計算

3.1 靈敏段整定

1）基波零序電壓保護靈敏段取中性點零序電壓Uop應按躲過正常運行時中性點單相電壓互感器的最大不平衡電壓Uunb.max，即Uop=KrelUunb.max，在工程計算中依經驗一般按5%～10%二次額定電壓整定，為可靠起見，取Uop=10 V。

發(fā)電機中性點接地變壓器零序TV變比為20 kV/23 kV，通過分壓繞組得到100 V電壓，故中性點TV實際變比為20 kV/0.1 kV。

2）按躲過主變壓器高壓側或高壓廠變低壓側單相接地時耦合到發(fā)電機側的最大零序電壓整定，即

根據計算一般主變高壓側耦合電壓大于高壓廠變低壓側耦合電壓，所以一般只考慮主變高壓側單相接地經變壓器高、低壓繞組電場耦合傳遞至發(fā)電機側的零序電壓值。

計算 β0：

發(fā)電機定子繞組每相對地電容Cg為0.209 μF。

主變高低壓繞組間每相耦合電容Cm及主變低壓繞組每相對地電容C1，根據廠家試驗報告數據計算得，Cm=0.006 835 μF，C1=0.022 095 μF。

在醫(yī)院感染防控當中護理管理的作用是非常重要的,能夠有有效地預防與控制醫(yī)院感染的發(fā)生。要加強醫(yī)院護理管理工作,提高護理質量,積極采取有效的措施預防醫(yī)院感染。

根據廠家試驗報告數據計算高廠變高壓繞組每相對地電容C1′=0.001 5 μF，發(fā)電機機端其他設備每相對地綜合電容C1″忽略不計。

主變高壓側出口單相接地，主變高壓側零序電壓耦合到發(fā)電機側的零序電壓如圖1所示。

圖1 發(fā)電機側耦合電壓等效電路圖

其中：U0max為主變高壓側零序電壓，U0為耦合到發(fā)電機側的零序電壓，3ZNG為中性點接地變二次電阻折算到一次側的電阻，其值為

Cg∑為中性點每相對地綜合電容，其值為Cg∑=Cg+C1+C1′=0.209+0.0221+0.0015=0.2326 μF中性點每相對地等效綜合電容：

相應的容抗為

計算U0max：

分別計算當系統(tǒng)最大運行方式及最小運行方式下電廠最小運行方式及最大運行方式時以及當系統(tǒng)斷開發(fā)電機單獨運行時，主變高壓側單相接地所產生的主變高壓側零序電壓U0max，取其最大值。

經計算，當系統(tǒng)處于最大運行方式，電廠處于最小運行方式時主變高壓側單相接地所產生的主變高壓側零序電壓U0max最大，U0max=123.18 kV。

靈敏段零序動作電壓為

3.2 高值段零序動作電壓

取中性點零序電壓，一般為20～25 V，故取20 V。

3.3 零序電壓保護延時

1）按躲過系統(tǒng)側接地后備保護最長時間整定查系統(tǒng)側零序保護最長動作時限為5.5 s

2）按考慮發(fā)電機單相接地時的接地電流整定。

假設距發(fā)電機中性點α位置發(fā)生金屬性單相接地，單相接地電容電流可表示為

不同接地點時的I（1）k如表1。

表1 不同接地點時的Ik（1）

由導則知，300～600 MW發(fā)電機定子繞組單相接地故障電流允許值為1 A，由表1知，當α＞30%時，大于1 A，當接地點在發(fā)電機出口附近時，近乎于4倍允許電流。當發(fā)電機定子發(fā)生單相接地時，切除故障時間過長，對發(fā)電機十分不利，且零序電壓已可靠躲過系統(tǒng)接地時耦合到低壓側的零序電壓，所以動作時限可降低，根據省電力技術監(jiān)督辦公室文件，動作時限整定為0.2 s。

4 結論

基于以上計算及分析，整定發(fā)電機定子單相接地保護定值時，建議按可靠躲過主變高壓側單相接地時耦合至發(fā)電機側的最大零序電壓值整定，相比較工程計算中所采用的經驗值，前者動作靈敏性更高，且能可靠躲過區(qū)外故障時所產生的耦合零序電壓，利于快速及可靠切除故障保證發(fā)電機組的安全。同時為了進一步保證發(fā)電機設備安全，動作時限應盡可能縮短。