馬 勇

（華能濟(jì)寧運(yùn)河發(fā)電有限公司，山東 濟(jì)寧 272100）

1 定子接地保護(hù)在大型汽輪發(fā)電機(jī)組中的地位

發(fā)電機(jī)是電力系統(tǒng)中最重要的設(shè)備之一，其外殼完全接地。當(dāng)發(fā)電機(jī)定子繞組與鐵心之間的絕緣被破壞時(shí)，就形成了定子單相接地故障。發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生單相接地故障時(shí)，中性點(diǎn)流過的接地故障電流與中性點(diǎn)接地方式有關(guān)，發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地方式的不同，對(duì)發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)的出口方式要求也不同，而且動(dòng)作時(shí)限也是長短不一。

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

2 大型發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)的構(gòu)成

我國大型發(fā)電機(jī)組大都采用單元接線方式，中性點(diǎn)接地方式主要采用中性點(diǎn)經(jīng)配電變壓器（二次側(cè)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(duì)地電容的無功伏安。為限制動(dòng)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(jī)每相對(duì)地耦合電容。

國內(nèi)目前采用較多的定子接地保護(hù)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(yīng)發(fā)電機(jī)定子繞組機(jī)端部分的單相接地故障，保護(hù)范圍從機(jī)端至中性點(diǎn)85%～95%繞組，出口方式為經(jīng)延時(shí)跳閘，而3ω元件主要用于保護(hù)中性點(diǎn)側(cè)的繞組，保護(hù)范圍從中性點(diǎn)至機(jī)端5%～15%繞組，出口方式為發(fā)信，兩者共同構(gòu)成100%定子接地保護(hù)。

3 中性點(diǎn)經(jīng)接地變壓器接地時(shí)保護(hù)的整定計(jì)算

3.1 靈敏段整定

1）基波零序電壓保護(hù)靈敏段取中性點(diǎn)零序電壓Uop應(yīng)按躲過正常運(yùn)行時(shí)中性點(diǎn)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(jì)算中依經(jīng)驗(yàn)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(jī)中性點(diǎn)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(diǎn)TV實(shí)際變比為20 kV/0.1 kV。

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

根據(jù)計(jì)算一般主變高壓側(cè)耦合電壓大于高壓廠變低壓側(cè)耦合電壓，所以一般只考慮主變高壓側(cè)單相接地經(jīng)變壓器高、低壓繞組電場(chǎng)耦合傳遞至發(fā)電機(jī)側(cè)的零序電壓值。

計(jì)算 β0：

發(fā)電機(jī)定子繞組每相對(duì)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(duì)地電容C1，根據(jù)廠家試驗(yàn)報(bào)告數(shù)據(jù)計(jì)算得，Cm=0.006 835 μF，C1=0.022 095 μF。

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

根據(jù)廠家試驗(yàn)報(bào)告數(shù)據(jù)計(jì)算高廠變高壓繞組每相對(duì)地電容C1′=0.001 5 μF，發(fā)電機(jī)機(jī)端其他設(shè)備每相對(duì)地綜合電容C1″忽略不計(jì)。

主變高壓側(cè)出口單相接地，主變高壓側(cè)零序電壓耦合到發(fā)電機(jī)側(cè)的零序電壓如圖1所示。

圖1 發(fā)電機(jī)側(cè)耦合電壓等效電路圖

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

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

相應(yīng)的容抗為

計(jì)算U0max：

分別計(jì)算當(dāng)系統(tǒng)最大運(yùn)行方式及最小運(yùn)行方式下電廠最小運(yùn)行方式及最大運(yùn)行方式時(shí)以及當(dāng)系統(tǒng)斷開發(fā)電機(jī)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，主變高壓側(cè)單相接地所產(chǎn)生的主變高壓側(cè)零序電壓U0max，取其最大值。

經(jīng)計(jì)算，當(dāng)系統(tǒng)處于最大運(yùn)行方式，電廠處于最小運(yùn)行方式時(shí)主變高壓側(cè)單相接地所產(chǎn)生的主變高壓側(cè)零序電壓U0max最大，U0max=123.18 kV。

靈敏段零序動(dòng)作電壓為

3.2 高值段零序動(dòng)作電壓

取中性點(diǎn)零序電壓，一般為20～25 V，故取20 V。

3.3 零序電壓保護(hù)延時(shí)

1）按躲過系統(tǒng)側(cè)接地后備保護(hù)最長時(shí)間整定查系統(tǒng)側(cè)零序保護(hù)最長動(dòng)作時(shí)限為5.5 s

2）按考慮發(fā)電機(jī)單相接地時(shí)的接地電流整定。

假設(shè)距發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)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(diǎn)時(shí)的I（1）k如表1。

表1 不同接地點(diǎn)時(shí)的Ik（1）

由導(dǎo)則知，300～600 MW發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地故障電流允許值為1 A，由表1知，當(dāng)α＞30%時(shí)，大于1 A，當(dāng)接地點(diǎn)在發(fā)電機(jī)出口附近時(shí)，近乎于4倍允許電流。當(dāng)發(fā)電機(jī)定子發(fā)生單相接地時(shí)，切除故障時(shí)間過長，對(duì)發(fā)電機(jī)十分不利，且零序電壓已可靠躲過系統(tǒng)接地時(shí)耦合到低壓側(cè)的零序電壓，所以動(dòng)作時(shí)限可降低，根據(jù)省電力技術(shù)監(jiān)督辦公室文件，動(dòng)作時(shí)限整定為0.2 s。

4 結(jié)論

基于以上計(jì)算及分析，整定發(fā)電機(jī)定子單相接地保護(hù)定值時(shí)，建議按可靠躲過主變高壓側(cè)單相接地時(shí)耦合至發(fā)電機(jī)側(cè)的最大零序電壓值整定，相比較工程計(jì)算中所采用的經(jīng)驗(yàn)值，前者動(dòng)作靈敏性更高，且能可靠躲過區(qū)外故障時(shí)所產(chǎn)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(jī)組的安全。同時(shí)為了進(jìn)一步保證發(fā)電機(jī)設(shè)備安全，動(dòng)作時(shí)限應(yīng)盡可能縮短。