反应基波零序电压的接地保护优化方案

1.原理

设在发电机内部A相距中性点α处(由故障点到中性点绕组匝数占全相绕组匝数的百分数),k点发生定子绕组接地,如图11-9(a)所示。每相对地电压为

故障点零序电压为

可见故障点零序电压与α成正比,故障点离中性点越远,零序电压越高。当α=1,即机端接地时,=-。而当α=0,即中性点处接地时,=0。Uk0(α)与α的关系曲线如图7-8(b)所示。

图11-8　发电机定子绕组单相接地时的零序电压

(a)网络图;(b)零序电压随α变化的关系

2.保护的构成

反应零序电压接地保护的原理接线如图11-9所示。过电压继电器通过三次谐波滤过器接于机端电压互感器TV开口三角形侧两端。

保护的动作电压应躲过正常运行时开口三角形侧的不平衡电压,另外,还要躲过在变压器高压侧接地时,通过变压器高、低压绕组间电容耦合到机端的零序电压。(www.xing528.com)

由图11-8(b)可知,故障点离中性点越近零序电压越低。当零序电压小于电压继电器的动作电压时,保护不动作,因此该保护存在死区。死区大小与保护定值的大小有关。为了减小死区,可采取下列措施降低保护定值,提高保护灵敏度。

(1)加装三次谐波滤过器。

(2)高压侧中性点直接接地电网中,利用保护延时躲过高压侧接地故障。

(3)高压侧中性点非直接接地电网中,利用高压侧接地出现的零序电压闭锁或者制动发电机接地保护。

图11-9　反应零序电压的发电机定子绕组接地保护原理图

保护的动作电压Uop按躲过正常运行时机端电压互感器开口三角处输出的最大不平衡电压Uunb.max整定,即

式中 Uop——基波零序过电压保护动作电压整定值;

Krel——可靠系数,取1.2～1.3;

Uunb.max——正常时实测开口三角处最大不平衡电压。

在正常运行时,发电机相电压中含有三次谐波,因此,在机端TV的开口三角处也有三次谐波电压输出;为了减小Uop,可以增设滤除三次谐波的环节,使Uunb.max主要是很小的基波零序电压,大大提高灵敏度。若机端电压互感器变比选择为时,保护的动作电压Uop可整定为5～10V,能保护离机端90%～95%的定子绕组单相接地故障。由于在中性点附近发生定子绕组单相接地时,保护装置不能动作,因而出现死区。