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摘要： 100%定子接地保護對單元接線的機組比較適用， 但對于擴大單元接線的方式， 2 臺或是3 臺發(fā)電機共同接于一條母線時， 由于發(fā)電機之間的交流阻抗較小， 趨近于0， 由3Uo 和3ω 組成的100%定子接地保護缺乏選擇性。結合尼爾基發(fā)電廠的實際情況分析了目前100%定子接地保護在擴大單元接線的機組中存在的問題， 并介紹了具有選擇性的定子單相接地保護。
關鍵詞： 擴大單元； 行波電流； 定子接地； 保護
尼爾基水電站裝機4×62.5 MW， 發(fā)變組采用擴大單元接線方式。為防止發(fā)電機單相接地時動態(tài)過電壓的威脅， 電廠采用發(fā)電機中性點經配電變壓器高阻接地方式， 實現(xiàn)100%定子接地保護。
1 傳統(tǒng)型100%定子接地保護在尼爾基發(fā)電廠的應用
1.1 電廠當前保護形式
尼爾基發(fā)電廠電氣主接線方式為擴大單元接線，兩臺發(fā)電機共用1 條母線（見圖1）。發(fā)電機采用100%定子接地保護， 基波零序電壓3Uo 取自發(fā)電機機端電壓互感器1PT1 二次開口三角， 三次諧波電壓3ω 取自發(fā)電機機端電壓互感器1PT1 二次開口三角和中性點PT 二次側�？紤]到不平衡電壓和高次諧波的干擾以及主變壓器高壓側單相接地時通過變壓器高低壓繞組耦合電容傳遞來的零序電壓， 3Uo 動作值Uop整定為5V。3Uo 保護的范圍為機端至中性點處95%范圍， 3Uo 基波零序電壓保護在發(fā)電機中性點附近存在5%的保護死區(qū)， 如果發(fā)電機定子繞組經過渡電阻接地， 保護死區(qū)將增大。為消除基波零序電壓元件保護不到的死區(qū)， 增加了三次諧波電壓3ω 元件保護發(fā)電機中性點附近， 而且這兩部分保護有一定的重疊區(qū)， 這樣就形成了100%定子接地保護。
1.2 發(fā)生接地故障時的處理
由于發(fā)電機定子繞組是全絕緣的， 即中性點和機端的絕緣水平相同， 而中性點的運行電壓很低，發(fā)生絕緣擊穿定子單相接地的故障率較機端發(fā)生定子接地故障率低， 所以采用3Uo 保護動作時直接跳閘停機， 而3ω 保護動作時只發(fā)信號， 當3ω 保護動作時采取的措施是匯報調度發(fā)電機定子接地故障信息， 同時立即轉移負荷停機， 實現(xiàn)機組平穩(wěn)停機，在處理故障時發(fā)電機一直與系統(tǒng)并聯(lián)， 頻率始終保持額定， 這樣不會產生嚴重的暫態(tài)過電壓， 因此不會發(fā)生相間或匝間短路的可能。
2 傳統(tǒng)型100%定子接地保護存在的問題
根據(jù)尼爾基發(fā)電廠的接線方式， 兩臺發(fā)電機共用1 條母線， 兩臺發(fā)電機間的交流阻抗較低， 趨近于0。如果兩臺機都在發(fā)電狀態(tài)， 當1 臺發(fā)電機定子繞組任意一點（包括中性點和機端） 發(fā)生單向接地故障時， 本臺機組的3Uo 或3ω 保護動作， 由于兩臺機間交流阻抗非常小， 兩臺機聯(lián)系較緊密， 與這臺機有著共同母線的另一臺發(fā)電機的3Uo 或3ω保護也會動作。這樣， 當一臺發(fā)電機定子接地后，如果是機端附近接地， 兩臺發(fā)3Uo 保護會同時動作跳閘停機； 如果是發(fā)電機中性點附近接地， 兩臺機3ω 會同時動作發(fā)信號。此時， 運行人員無法判斷是哪臺機單相接地， 處理方法只能是將這兩臺機組全部停機， 這樣就擴大了停電范圍， 從供電的安全性和可靠性角度出發(fā)是不利的。因此擴大單元接線的機組采用通用的100%定子接地保護是不合適的，缺乏選擇性， 不能區(qū)分是區(qū)內故障還是區(qū)外故障。
[$page] 3 意見與建議
鑒于以上提出的擴大單元接線的發(fā)電機采用傳統(tǒng)的100%定子接地保護缺乏選擇性， 現(xiàn)提出以下幾種具有選擇性的100%定子接地保護方式。
3.1 行波方向保護
圖1 中， 兩臺發(fā)電機G1、G2 都在發(fā)電的情況下， 當發(fā)電機G1 內部故障或TA1 下側K1 點發(fā)生單相接地故障， 故障點電壓突變到0， 這個突變過程將引起暫態(tài)零序電流行波， 行波的傳播方向， 首半波自下向上流過TA1。當電流行波達到母線后， 由于主變壓器的波阻抗很大， 行波電流主要流向非故障發(fā)電機G2， 流向為自上向下通過TA2， 此首半波行波電流傳
