楊 濤，羅 剛

江蘇核電有限公司，江蘇連云港 222042

由于田灣核電站發(fā)電機定子繞組中性點不接地（中性點經(jīng)電壓互感器接地屬于不接地系統(tǒng)），定子單相接地時短路電流較小，差動保護不能動作，但是如果再發(fā)生另一點接地，可發(fā)展成嚴重的相間或匝間短路，故必須設(shè)置獨立的接地保護。

100%發(fā)電機定子接地保護，由基波零序電壓保護（保護發(fā)電機機端向內(nèi)85%～95%定子繞組）和三次諧波電壓比率判據(jù)保護（保護發(fā)電機中性點向外25%左右的定子繞組）兩部分組成。

1 基波零序電壓保護

1.1 保護原理

對于中性點不接地發(fā)電機，具有一般不接地系統(tǒng)單相短路的特點。

假如某一相（如A 相）定子繞組離中性點位置為α 處單相接地，這時發(fā)電機中性點將發(fā)生位移，產(chǎn)生零序電壓。

故障點零序電壓為：

上式表明，發(fā)電機定子繞組某一相任意點單相接地時，故障點的零序電壓將隨著故障點位置不同而改變：在中性點附近（α ＝0）時，UK＝0；在機端時（α ＝1）時，UK＝ Ea。

所以，當(dāng)發(fā)生中性點附近的定子繞組接地時，基波零序電壓保護不能靈敏的動作，即在中性點附近存在死區(qū)。

1.2 田灣核電站二號機組基波零序電壓整定值和保護范圍計算

基波零序電壓取自發(fā)電機中性點接地變，設(shè)兩段定值：一段為靈敏段，另一段為高值段。

1.2.1 靈敏段保護定值

經(jīng)計算得發(fā)電機機端接地時，最大零序電壓為57.7V（PT二次側(cè)），單相接地電流為13.83A，而規(guī)程要求1000MW 以上機組定子接地電流不超過1A，故靈敏段整定值為：

1.2.2 高值段保護定值

高值段保護定值考慮躲過主變高壓側(cè)單相接地時耦合到低壓側(cè)的最大零序電壓（1.707V），防止區(qū)外故障時誤動，可靠倍數(shù)取3，故高值段整定值為：

1.2.3 保護范圍計算

由保護原理可知距中性點α 處接地時，接地點零序電壓為：

發(fā)電機中性點PT 測得零序電壓為：

nTVN為發(fā)電機中性點PT 變比

當(dāng)U 大于靈敏段定值U0時，基波零序保護才可能動作，即：

因此，只有當(dāng)距離中性點7.2%以上處接地時，基波零序保護才能動作，其可以保護發(fā)電機機端向內(nèi)92.8%的定子繞組。

1.2.4 零序電壓保護出口

靈敏段和高值段均動作于停機，延時0.5s。

靈敏段動作于跳閘時，還需要主變高、中壓側(cè)零序電壓閉鎖，防止區(qū)外故障時，靈敏段誤動。

2 三次諧波電壓比率定子接地保護

2.1 三次諧波保護原理

定子中的感應(yīng)電動勢三次諧波在相電動勢中設(shè)以 E3表示。

為便于分析，假定：

1）把發(fā)電機每相繞組對地電容CG 分成相等的兩部分，每部CG/2 分等效地分別集中在發(fā)電機的中性點N 和機端S。

2）將發(fā)電機端部引出線、升壓變壓器、廠用變壓器以及電壓互感器等設(shè)備的每相對地電容CS 也等效的集中放在機端S。

根據(jù)理論分析，在上述假設(shè)條件下，可得出下列結(jié)論：

4）當(dāng)在距發(fā)電機中性點α（中性點到故障點的匝數(shù)占每相分支總匝數(shù)的百分比）處發(fā)生定子繞組金屬性單相接地時，中性點N 和機端S 處的三次諧波電壓恒為：

5）三次諧波保護整定和保護范圍計算

三次諧波保護的特點是保護很容易誤動，需要在發(fā)電機額定負荷下調(diào)整保護平衡，其原因主要為以下幾點：

發(fā)電機并網(wǎng)前后機端對地電容有變化；

發(fā)電機3 次諧波電勢的大小和變化規(guī)律與發(fā)電機的結(jié)構(gòu)有關(guān)；

由保護原理可以理解定值整定的原則：

保護定值ω 整定的越大，則三次諧波保護范圍越小，但是保護不易誤動

保護定值ω 整定的越小，則三次諧波保護范圍越大，但是保護容易誤動

田灣核電站三次諧波保護范圍計算：

田灣三次諧波保護定值為0.8，即

即距離中性點距離小于41.9%處接地時，三次諧波保護動作。

[1]朱海君，陸四新.淺談發(fā)電機的定子接地保護.電氣時代.