基于零序电流的定子接地保护方法

发电机定子单相接地往往是相间或匝间短路的先兆，因此定子接地保护有十分重要的意义。对于直接连接在母线上的发电机，由于与发电机有电联系的元件很多，外接元件每相对地电容必然较大。当发电机内部单相接地时，流经发电机出线端零序电流互感器的电流就比较大。此时无论网络中是否装有消弧线圈，只要发电机电压网络中的接地电容电流大于或等于允许值，均应装设动作于跳闸的接地保护。

为了保证动作的选择性，对定子接地保护所用的零序电流互感器有很高的要求。一方面是正常运行时，在三相对称负荷电流（常达数千安培）的作用下，其二次侧的不平衡输出应该很小，另一方面是接地故障时，在很小的零序电流作用下，其二次侧要有足够大的功率输出，以便保护装置能够动作，采用一般的零序电流互感器难以满足上述要求。这是因为当一次侧电流很小时，电流互感器的铁芯工作在磁化曲线的起始部分，由于该处导磁率低，感应的二次电势很小，输出功率小，所以保护装置在定子单相接地时不能动作。目前我国采用优质高导磁率硅钢片做成的零序电流互感器，其磁化曲线起始部分的导磁率很高，因而在很小的一次电流作用下，就具有较高的励磁阻抗和二次输出功率，能满足保护灵敏性的要求，而结构并不复杂。

除了采用高导磁率硅钢片制造零序电流互感器外，还可以采取如下措施提高保护的灵敏度：

（1）电流互感器尽量靠近发电机，这样可把发电机至断路器之间的引出线排除在保护范围之外。当发电机内部单相接地时，流过TA的零序电流因包括这段引出线上的对地电容电流而增大。(www.xing528.com)

（2）为防止外部相间短路产生的不平衡电流引起接地保护误动作，应在相间保护动作时将接地保护闭锁。

接于零序电流互感器上的发电机定子接地保护，其起动电流按照躲外部单相接地时发电机本身的电容电流，以及正常运行零序电流互感器二次侧的不平衡电流来整定。其动作时限取1～2s，以躲开外部单相接地瞬间发电机暂态电容电流（其数值远较稳态时的3ωC0fUφ为大）的影响。如果不带时限则保护装置的起动电流就必须按照大于发电机的暂态电容电流来整定。

当发电机定子绕组的中性点附近接地时，α≈0，流过零序电流互感器的电流3ωC0eαUφ很小，保护将不能动作，因此零序电流保护不可避免地存在一定的死区。