零序電壓和疊加電源構(gòu)成的發(fā)電機(jī)單相接地保護(hù)
發(fā)布時(shí)間：2023-10-19 點(diǎn)擊：281
一、利用零序電壓構(gòu)成的發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)
根據(jù)式（2-9）可以畫出零序電壓3u0隨故障點(diǎn)位置α變化的曲線圖，如圖1所示。故障點(diǎn)越靠近機(jī)端，零序電壓就越高，可以利用基波零序電壓構(gòu)成定子單相接地保護(hù)。圖中uop為零序電壓定子接地保護(hù)的動(dòng)作電壓。
零序電壓保護(hù)常用于發(fā)電機(jī)一變壓器組的接地保護(hù)。發(fā)電機(jī)一變壓器組的一次接線及零序電壓定子接地保護(hù)使用的零序電壓的獲取見圖2。
圖2中的機(jī)端電壓互感器變比為
中性點(diǎn)單相電壓互感器變比為
如果機(jī)端發(fā)生金屬性單相接地故障，從機(jī)端或者中性點(diǎn)電壓互感器得到的基波零序電壓二次值為100。距離中性點(diǎn)α處發(fā)生單相金屬性接地故障時(shí)，基波零序電壓二次值為α×100v。零序電壓可取自發(fā)電機(jī)機(jī)端tv的開口三角繞組或中性點(diǎn)tv二次側(cè)（也可從發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地消弧線圈或者配電變壓器二次繞組取得）。當(dāng)保護(hù)動(dòng)作于跳閘且零序電壓取自發(fā)電機(jī)機(jī)端tv開口三角繞組時(shí)需要有tv一次側(cè)斷線的閉鎖措施。
產(chǎn)生零序電壓3u
不平衡輸出的因素主要有發(fā)電機(jī)的三次諧波電動(dòng)勢(shì)、機(jī)端三相tv各相間的變比誤差（主要是tv一次繞組對(duì)開口三角繞組之間的變比誤差）、發(fā)電機(jī)電壓系統(tǒng)中三相對(duì)地絕緣不一致及主變壓器高壓側(cè)發(fā)生接地故障時(shí)由變壓器高壓側(cè)傳遞到發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的零序電壓。由于發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，相電壓中含有三次諧波，因此，在機(jī)端電壓互感器接成開口三角的一側(cè)也有三次諧波電壓輸出。因此為了提高靈敏度，保護(hù)需有三次諧波濾除功能。在發(fā)電機(jī)出口處發(fā)生單相接地時(shí)，3u0電壓為100v；在中性點(diǎn)發(fā)生單相接地時(shí)，3u0電壓為0v。因此，3u0間接反映了接地故障點(diǎn)的位置。若3u0保護(hù)整定為5v，就保護(hù)了從機(jī)端開始的95％定子繞組，死區(qū)僅為5％。
目前100％定子接地保護(hù)一般由兩部分組成：一部分是上述零序電壓保護(hù)，能保護(hù)定子繞組的85％以上；另一部分需由其他原理（如三次諧波原理或疊加電源原理）的保護(hù)共同構(gòu)成100％定子接地保護(hù)。
圖1 發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地時(shí)3u0與α的關(guān)系曲線圖
圖2 發(fā)電機(jī)單相接地保護(hù)接線原理圖
二、利用零序電壓和疊加電源構(gòu)成的發(fā)電機(jī)100％定子繞組單相接地保護(hù)
除利用故障分量反應(yīng)定子繞組接地保護(hù)外，還可以利用疊加電源原理構(gòu)成定子繞組接地保護(hù)。疊加電源方式的發(fā)電機(jī)100％定子繞組單相接地保護(hù)采用疊加低頻電源，疊加電源頻率主要有12.5hz和20hz兩種，由發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)變壓器或發(fā)電機(jī)端tv開口三角繞組處注入一次發(fā)電機(jī)定子繞組。這種方式能夠獨(dú)立地檢測(cè)接地故障，與發(fā)電機(jī)的運(yùn)行方式無關(guān)；不僅在發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行的狀態(tài)下可以檢測(cè)，而且在發(fā)電機(jī)靜止或是啟動(dòng)、停機(jī)的過程中同樣能夠檢測(cè)故障。更重要的是，這種方式對(duì)定子繞組各處故障檢測(cè)的靈敏度相同。但需要增加專用設(shè)備，并存在一、二次回路直接連接安全性差等缺點(diǎn)。
三、發(fā)電機(jī)100％定子繞組接地保護(hù)的構(gòu)成
微機(jī)型發(fā)電機(jī)保護(hù)均設(shè)有100％定子繞組接地保護(hù)功能，其保護(hù)原理一次接線示意圖如圖3所示。取發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)零序電壓，經(jīng)數(shù)字濾波器濾除三次諧波電壓分量，其動(dòng)作判據(jù)為3u0＞u0p。三次諧波電壓元件取發(fā)電機(jī)機(jī)端零序電壓和中性點(diǎn)零序電壓，經(jīng)數(shù)字濾波器濾除基波電壓，取得相應(yīng)的三次諧波電壓。
圖3 發(fā)電機(jī)100%接地保護(hù)一次接線圖
發(fā)電機(jī)100％定子繞組接地保護(hù)的構(gòu)成框圖如圖4所示。若發(fā)電機(jī)接地電流小于允許值，保護(hù)延時(shí)動(dòng)作于信號(hào)；若大于允許值，保護(hù)延時(shí)動(dòng)作于跳閘。一般在中性點(diǎn)附近接地，產(chǎn)生的接地電流小于允許值，故通常三次諧波電壓元件出口發(fā)信號(hào)，僅將基波零序電壓元件出口投跳閘。
圖4 發(fā)電機(jī)100%接地保護(hù)構(gòu)成框線圖
圖5所示為發(fā)電機(jī)基波零序電壓定子繞組接地保護(hù)邏輯框圖，圖6所示為發(fā)電機(jī)三次諧波電壓定子繞組接地保護(hù)邏輯框圖。基波零序電壓保護(hù)設(shè)兩段定值，一段為靈敏段，另一段為不靈敏段（高定值段）。靈敏段一般動(dòng)作于信號(hào)，高定值段保護(hù)一般動(dòng)作于跳閘。由于基波零序電壓定子接地保護(hù)取自發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)電壓、機(jī)端開口三角零序電壓，tv斷線時(shí)會(huì)導(dǎo)致保護(hù)拒動(dòng)。因此在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)、機(jī)端開口三角tv斷線時(shí)需發(fā)報(bào)警信號(hào)，在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)tv斷線時(shí)閉鎖三次諧波電壓保護(hù)。
圖5 發(fā)電機(jī)基波零序電壓定子繞組接地保護(hù)邏輯框圖
圖6 發(fā)電機(jī)三次諧波電壓定子繞組接地保護(hù)邏輯框圖
小型發(fā)電機(jī)有哪些用途？
什么是柴油發(fā)電機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)
發(fā)電機(jī)租賃價(jià)格及收費(fèi)流程
發(fā)電機(jī)組失步保護(hù)原理與裝設(shè)的必要性
柴油發(fā)電機(jī)組輸油泵的結(jié)構(gòu)及工作原理
如何判定康明斯發(fā)電機(jī)組噴油泵柱塞偶件磨損程度
純進(jìn)口與國(guó)產(chǎn)柴油發(fā)電機(jī)代表品牌特點(diǎn)介紹
廣西購(gòu)買一臺(tái)200kw發(fā)電機(jī)組多少錢？
根據(jù)式（2-9）可以畫出零序電壓3u0隨故障點(diǎn)位置α變化的曲線圖，如圖1所示。故障點(diǎn)越靠近機(jī)端，零序電壓就越高，可以利用基波零序電壓構(gòu)成定子單相接地保護(hù)。圖中uop為零序電壓定子接地保護(hù)的動(dòng)作電壓。
零序電壓保護(hù)常用于發(fā)電機(jī)一變壓器組的接地保護(hù)。發(fā)電機(jī)一變壓器組的一次接線及零序電壓定子接地保護(hù)使用的零序電壓的獲取見圖2。
圖2中的機(jī)端電壓互感器變比為
中性點(diǎn)單相電壓互感器變比為
如果機(jī)端發(fā)生金屬性單相接地故障，從機(jī)端或者中性點(diǎn)電壓互感器得到的基波零序電壓二次值為100。距離中性點(diǎn)α處發(fā)生單相金屬性接地故障時(shí)，基波零序電壓二次值為α×100v。零序電壓可取自發(fā)電機(jī)機(jī)端tv的開口三角繞組或中性點(diǎn)tv二次側(cè)（也可從發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地消弧線圈或者配電變壓器二次繞組取得）。當(dāng)保護(hù)動(dòng)作于跳閘且零序電壓取自發(fā)電機(jī)機(jī)端tv開口三角繞組時(shí)需要有tv一次側(cè)斷線的閉鎖措施。
產(chǎn)生零序電壓3u
不平衡輸出的因素主要有發(fā)電機(jī)的三次諧波電動(dòng)勢(shì)、機(jī)端三相tv各相間的變比誤差（主要是tv一次繞組對(duì)開口三角繞組之間的變比誤差）、發(fā)電機(jī)電壓系統(tǒng)中三相對(duì)地絕緣不一致及主變壓器高壓側(cè)發(fā)生接地故障時(shí)由變壓器高壓側(cè)傳遞到發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的零序電壓。由于發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，相電壓中含有三次諧波，因此，在機(jī)端電壓互感器接成開口三角的一側(cè)也有三次諧波電壓輸出。因此為了提高靈敏度，保護(hù)需有三次諧波濾除功能。在發(fā)電機(jī)出口處發(fā)生單相接地時(shí)，3u0電壓為100v；在中性點(diǎn)發(fā)生單相接地時(shí)，3u0電壓為0v。因此，3u0間接反映了接地故障點(diǎn)的位置。若3u0保護(hù)整定為5v，就保護(hù)了從機(jī)端開始的95％定子繞組，死區(qū)僅為5％。
目前100％定子接地保護(hù)一般由兩部分組成：一部分是上述零序電壓保護(hù)，能保護(hù)定子繞組的85％以上；另一部分需由其他原理（如三次諧波原理或疊加電源原理）的保護(hù)共同構(gòu)成100％定子接地保護(hù)。
圖1 發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地時(shí)3u0與α的關(guān)系曲線圖
圖2 發(fā)電機(jī)單相接地保護(hù)接線原理圖
二、利用零序電壓和疊加電源構(gòu)成的發(fā)電機(jī)100％定子繞組單相接地保護(hù)
除利用故障分量反應(yīng)定子繞組接地保護(hù)外，還可以利用疊加電源原理構(gòu)成定子繞組接地保護(hù)。疊加電源方式的發(fā)電機(jī)100％定子繞組單相接地保護(hù)采用疊加低頻電源，疊加電源頻率主要有12.5hz和20hz兩種，由發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)變壓器或發(fā)電機(jī)端tv開口三角繞組處注入一次發(fā)電機(jī)定子繞組。這種方式能夠獨(dú)立地檢測(cè)接地故障，與發(fā)電機(jī)的運(yùn)行方式無關(guān)；不僅在發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行的狀態(tài)下可以檢測(cè)，而且在發(fā)電機(jī)靜止或是啟動(dòng)、停機(jī)的過程中同樣能夠檢測(cè)故障。更重要的是，這種方式對(duì)定子繞組各處故障檢測(cè)的靈敏度相同。但需要增加專用設(shè)備，并存在一、二次回路直接連接安全性差等缺點(diǎn)。
三、發(fā)電機(jī)100％定子繞組接地保護(hù)的構(gòu)成
微機(jī)型發(fā)電機(jī)保護(hù)均設(shè)有100％定子繞組接地保護(hù)功能，其保護(hù)原理一次接線示意圖如圖3所示。取發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)零序電壓，經(jīng)數(shù)字濾波器濾除三次諧波電壓分量，其動(dòng)作判據(jù)為3u0＞u0p。三次諧波電壓元件取發(fā)電機(jī)機(jī)端零序電壓和中性點(diǎn)零序電壓，經(jīng)數(shù)字濾波器濾除基波電壓，取得相應(yīng)的三次諧波電壓。
圖3 發(fā)電機(jī)100%接地保護(hù)一次接線圖
發(fā)電機(jī)100％定子繞組接地保護(hù)的構(gòu)成框圖如圖4所示。若發(fā)電機(jī)接地電流小于允許值，保護(hù)延時(shí)動(dòng)作于信號(hào)；若大于允許值，保護(hù)延時(shí)動(dòng)作于跳閘。一般在中性點(diǎn)附近接地，產(chǎn)生的接地電流小于允許值，故通常三次諧波電壓元件出口發(fā)信號(hào)，僅將基波零序電壓元件出口投跳閘。
圖4 發(fā)電機(jī)100%接地保護(hù)構(gòu)成框線圖
圖5所示為發(fā)電機(jī)基波零序電壓定子繞組接地保護(hù)邏輯框圖，圖6所示為發(fā)電機(jī)三次諧波電壓定子繞組接地保護(hù)邏輯框圖。基波零序電壓保護(hù)設(shè)兩段定值，一段為靈敏段，另一段為不靈敏段（高定值段）。靈敏段一般動(dòng)作于信號(hào)，高定值段保護(hù)一般動(dòng)作于跳閘。由于基波零序電壓定子接地保護(hù)取自發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)電壓、機(jī)端開口三角零序電壓，tv斷線時(shí)會(huì)導(dǎo)致保護(hù)拒動(dòng)。因此在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)、機(jī)端開口三角tv斷線時(shí)需發(fā)報(bào)警信號(hào)，在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)tv斷線時(shí)閉鎖三次諧波電壓保護(hù)。
圖5 發(fā)電機(jī)基波零序電壓定子繞組接地保護(hù)邏輯框圖
圖6 發(fā)電機(jī)三次諧波電壓定子繞組接地保護(hù)邏輯框圖
小型發(fā)電機(jī)有哪些用途？
什么是柴油發(fā)電機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)
發(fā)電機(jī)租賃價(jià)格及收費(fèi)流程
發(fā)電機(jī)組失步保護(hù)原理與裝設(shè)的必要性
柴油發(fā)電機(jī)組輸油泵的結(jié)構(gòu)及工作原理
如何判定康明斯發(fā)電機(jī)組噴油泵柱塞偶件磨損程度
純進(jìn)口與國(guó)產(chǎn)柴油發(fā)電機(jī)代表品牌特點(diǎn)介紹
廣西購(gòu)買一臺(tái)200kw發(fā)電機(jī)組多少錢？