发电机单相接地保护及电流允许值
发布时间：2024-03-05 点击：134
发电机单相接地保护及电流允许值
发电机定子绕组中性点一般不直接接地，而是通过高阻（接地变压器）接地、消弧线圈接地或不接地，故发电机的定子绕组都设计为全绝缘。尽管如此，发电机定子绕组仍可能由于绝缘老化、过电压冲击或者机械振动等原因发生单相接地故障。由于发电机定子单相接地并不会引起大的短路电流，不属于严重的短路性故障。
发电机接地保护线路图.
发电机定子的短路故障形成虽比较复杂但常与单相接地有关。短路故障形成大体归纳起来主要有五种情况：
（1）发生单相接地，然后由于电弧引发故障点处相间短路；
（2）发生单相接地，然后由于电位的变化引发其他地点发生另一点的接地，从而构成两点接地短路；
（3）直接发生线棒间绝缘击穿形成相间短路；
（4）发电机端部放电构成相间短路；
（5）定子绕组同一相的匝间短路故障。
发电机励磁回路接地保护电路图
由于发电机容易发生绕组线棒和定子铁芯之间绝缘的破坏，因此定子绕组单相接地是发电机常见的故障之一。尤其是采用水内冷的大型发电机，定子绕组发生接地故障的几率多于相间短路和匝间短路，约占定子故障的70％～80％。尽管发电机的中性点不直接接地，单相接地电流很小，但若不能及时发现，接地点电弧将进一步损坏绕组绝缘，扩大故障范围。电弧还可能烧伤定子铁芯，给修复带来很大困难。由于大型发电机组定子绕组对地电容较大，当发电机机端附近发生接地故障时，故障点的电容电流比较大，影响发电机的安全运行；同时由于接地故障的存在，会引起接地弧光过电压，可能导致发电机其他位置绝缘的破坏，形成危害严重的相间或匝间短路故障。
显然，定子绕组绝缘损坏及铁芯烧伤程度与接地电流大小及持续时间有关。表1列出了不同容量发电机的接地电流允许值。大型发电机定子铁芯增加了轴向冷却通道，结构复杂，检修很不方便。因此，其接地电流允许值较小。当发电机定子接地电流大于允许值时，应采取补偿措施。在发电机接地电流不超过允许值的条件下，定子接地保护只动作于信号，待负荷转移后再停机。
表1发电机定子接地电流允许值
发电机额定电压（kv）
发电机额定容量（mw）
接地电流允许值（a）
6.3
≤50
4
10.5
50~100
3
13.8~15.75
125~200
2*
18~20
300
1
* 对氢冷发电机接地电流允许值为2.5a。
大型发电机由于造价昂贵、结构复杂、检修困难，且容量的增大使得其接地故障电流也随之增大，为了防止故障电流烧坏铁芯，有的装设了消弧线圈，通过消弧线圈的电感电流与接地电容电流的相互抵消，把定子绕组单相接地电容电流限制在规定的允许值之内。
发电机中性点采用高阻接地方式（即中性点经配电变压器接地，配电变压器的二次侧接小电阻）的主要目的是限制发电机单相接地时的暂态过电压，防止暂态过电压破坏定子绕组绝缘，但另一方面也人为地增大了故障电流。因此采用这种接地方式的发电机定子绕组接地保护应选择尽快跳闸。
对于中小型发电机，由于中性点附近绕组电位不高，单相接地可能性小，故允许定子接地保护有一定的保护死区。对于大型机组，因其在系统中的地位重要，结构复杂，修复困难，尤其是采用水内冷的机组，中性点附近绕组漏水造成单相接地可能性大。因此，要求装设动作范围为100％的定子绕组单相接地保护。
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发电机接地保护线路图.
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（1）发生单相接地，然后由于电弧引发故障点处相间短路；
（2）发生单相接地，然后由于电位的变化引发其他地点发生另一点的接地，从而构成两点接地短路；
（3）直接发生线棒间绝缘击穿形成相间短路；
（4）发电机端部放电构成相间短路；
（5）定子绕组同一相的匝间短路故障。
发电机励磁回路接地保护电路图
由于发电机容易发生绕组线棒和定子铁芯之间绝缘的破坏，因此定子绕组单相接地是发电机常见的故障之一。尤其是采用水内冷的大型发电机，定子绕组发生接地故障的几率多于相间短路和匝间短路，约占定子故障的70％～80％。尽管发电机的中性点不直接接地，单相接地电流很小，但若不能及时发现，接地点电弧将进一步损坏绕组绝缘，扩大故障范围。电弧还可能烧伤定子铁芯，给修复带来很大困难。由于大型发电机组定子绕组对地电容较大，当发电机机端附近发生接地故障时，故障点的电容电流比较大，影响发电机的安全运行；同时由于接地故障的存在，会引起接地弧光过电压，可能导致发电机其他位置绝缘的破坏，形成危害严重的相间或匝间短路故障。
显然，定子绕组绝缘损坏及铁芯烧伤程度与接地电流大小及持续时间有关。表1列出了不同容量发电机的接地电流允许值。大型发电机定子铁芯增加了轴向冷却通道，结构复杂，检修很不方便。因此，其接地电流允许值较小。当发电机定子接地电流大于允许值时，应采取补偿措施。在发电机接地电流不超过允许值的条件下，定子接地保护只动作于信号，待负荷转移后再停机。
表1发电机定子接地电流允许值
发电机额定电压（kv）
发电机额定容量（mw）
接地电流允许值（a）
6.3
≤50
4
10.5
50~100
3
13.8~15.75
125~200
2*
18~20
300
1
* 对氢冷发电机接地电流允许值为2.5a。
大型发电机由于造价昂贵、结构复杂、检修困难，且容量的增大使得其接地故障电流也随之增大，为了防止故障电流烧坏铁芯，有的装设了消弧线圈，通过消弧线圈的电感电流与接地电容电流的相互抵消，把定子绕组单相接地电容电流限制在规定的允许值之内。
发电机中性点采用高阻接地方式（即中性点经配电变压器接地，配电变压器的二次侧接小电阻）的主要目的是限制发电机单相接地时的暂态过电压，防止暂态过电压破坏定子绕组绝缘，但另一方面也人为地增大了故障电流。因此采用这种接地方式的发电机定子绕组接地保护应选择尽快跳闸。
对于中小型发电机，由于中性点附近绕组电位不高，单相接地可能性小，故允许定子接地保护有一定的保护死区。对于大型机组，因其在系统中的地位重要，结构复杂，修复困难，尤其是采用水内冷的机组，中性点附近绕组漏水造成单相接地可能性大。因此，要求装设动作范围为100％的定子绕组单相接地保护。
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