[发明专利]适用于单点和两点接地系统的发电机注入式定子接地保护方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统领域，更具体地涉及发电机注入式定子接地的继电保护方法。

背景技术

目前国产以及从国外引进的大型发电机多采用配电变压器电阻接地方式，是一种高阻抗接地方式。当发电机定子绕组发生单相接地时，故障电流有可能破坏发电机定子铁心，也有可能引起非故障相的对地电压升高，使事故扩大。随着发电机组容量的增大，定子铁心检修也变得复杂，一旦定子铁心受到破坏，检修时间长，机组停机的经济损失十分巨大。因此，大型发电机要求装设无死区的100%定子接地保护。常规的100%定子接地保护是“基波零序电压型”和“三次谐波电压（比率判据）型”判据。其中基波零序电压型保护在发电机中性点附近存在死区；三次谐波电压比率判据可保护距离中性点15%~25%以内的定子绕组接地故障。然而，发电机三次谐波电压与运行工况有关，一方面大型水轮发电机定子绕组多采用波绕组，三次谐波匝电势分布复杂，另一方面，少量汽轮发电机气隙磁场正弦度很好，定子绕组本体三次谐波电压极小；这些因素影响了三次谐波电压比率判据保护的灵敏度。当前大型发电机对定子接地保护提出了更高的要求，倾向于在静止无励磁状态下也要有定子接地保护，有不少机组已经装设了外加低频电源的注入式定子接地保护，该保护可以独立完成100%范围内的定子接地保护。

常规的注入式定子接地保护技术的基本原理是：低频电源装置将低频电压加在发电机中性点配电变压器接地负载电阻上，通过接地变压器将低频电压信号注入到发电机定子绕组对地的零序回路中，发电机定子绕组绝缘正常的情况下，注入的电流主要表现为电容电流；当发生接地故障后，注入电流出现电阻性电流。检测注入的低频电压、低频电流信号，通过导纳法可计算出接地故障的过渡电阻，从而判定接地故障。保护逻辑由电阻判据和零序电流判据共同构成，保护装置检测出接地过渡电阻阻值小于定值，判定出现定子接地故障；保护装置检测出零序电流值超过定值，同样判为定子接地故障。

目前，国内大多数核电机组，存在主变压器倒送电供厂用负荷的运行方式，由于核电机组强调主变压器倒送电的安全，在主变压器低压侧设置了一个副边绕组开口三角接电阻的接线方式，等效于设置了一个高阻抗接地点。发电机本身中性点还经过一个配电变压器高阻抗接地，因此此类核电机组是两点接地系统。对于这种两点接地系统，上述常规的注入式定子接地保护不能直接应用，需要有新型的注入式定子接地保护方法。

发明内容

本发明的目的是：提出一种发电机注入式定子接地保护方法，可以灵活适应于发电机-变压器组的单点和两点接地系统。

本发明采取的技术方案是：适用于单点和两点接地系统的发电机注入式定子接地保护方法，设有低频电源装置将低频电源的电压加在发电机中性点配电变压器接地负载电阻上，通过接地变压器将低频电压信号注入到发电机定子绕组对地的零序回路中；保护装置检测发电机机端断路器位置接点，检测发电机机端电流，检测主变压器低压侧接地变压器隔离刀闸（或断路器）位置接点，判别发电机-变压器组的运行状态是单点接地系统状态还是两点接地系统状态；保护装置检测注入的低频电压、低频电流信号，保护装置采用两种计算方法计算接地故障的过渡电阻阻值，单点接地系统时采用常规的导纳法，两点接地系统时，在使用导纳法的同时，进行并联电阻补偿，消除主变低压侧接地电阻对零序回路的影响。用电阻判据和电流判据实现注入式定子接地保护。

保护装置检测发电机机端断路器跳位位置接点TWJ_GCB，检测发电机机端三相电流I_a、I_b、I_c，检测主变压器低压侧接地变压器隔离刀闸（或断路器）分位位置接点TWJSW，判别发电机-变压器组的运行状态是单点接地系统状态还是两点接地系统状态。保护装置检测发电机中性点接地变压器低压侧的电压与电流信号，经过数字滤波，得到低频注入电压信号和低频注入电流信号如果是单点接地系统状态，采用常规的导纳法计算接过渡电阻阻值R_E；如果是两点接地系统状态，采用导纳法并使用并联电阻补偿的方法计算接过渡电阻阻值R_E。将该计算值与保护装置中的电阻定值相比较，如果R_E小于电阻定值，则经过设定的短延时判定出现了定子接地故障，保护装置报警或跳闸。这是注入式定子接地保护的电阻判据。原常规的注入式定子接地保护中的电流判据不变。即，保护装置检测发电机中性点接地变压器低压侧的电流，当该电流超过保护装置中的电流定值后，经过设定的短延时判定出现了较为严重的定子接地故障，保护装置报警或跳闸。

实施注入式定子接地保护的具体步骤如下：