G60发电机三次谐波定子接地保护分析

三次谐波与失真度

[编辑本段] 谐波失真简介 谐波失真（THD）指原有频率的各种倍频的有害干扰。放大1kHZ的频率信号时会产生2kHZ的2次谐波和3kHZ及许多更高次的谐波，理论上此数值越小，失真度越低。 由于放大器不够理想，输出的信号除了包含放大了的输入成分之外，还新添了一些原信号的2倍、3倍、4倍……甚至更高倍的频率成分（谐波），致使输出波形走样。这种因谐波引起的失真叫做谐波失真。 [编辑本段] 谐波失真解析 总谐波失真指音频信号源通过功率放大器时，由于非线性元件所引起的输出信号比输入信号多出的额外谐波成分。谐波失真是由于系统不是完全线性造成的，我们用新增加总谐波成份的均方根与原来信号有效值的百分比来表示。例如，一个放大器在输出10V的1000Hz时又加上Lv的2000Hz，这时就有1 0％的二次谐波失真。所有附加谐波电平之和称为总谐波失真。一般说来，10 00Hz频率处的总谐波失真最小，因此不少产品均以该频率的失真作为它的指标。但总谐波失真与频率有关，因此美国联邦贸易委员会于1974年规定，总谐波失真必须在20～20000Hz的全音频范围内测出，而且放大器的最大功率必须在负载为8欧扬声器、总谐波失真小于1％条件下测定。国际电工委员会规定的总谐波失真的最低要求为：前级放大器为0.5％，合并放大器小于等于0.7％，但实际上都可做到0.1％以下：FM立体声调谐器小于等于1.5％，实际上可做到0.5％以下；激光唱机更可做到0.01％以下。 由于测量失真度的现行方法是单一的正弦波，不能反映出放大器的全貌。实际的音乐信号是各种速率不同的复合波，其中包括速率转换、瞬态响应等动态指标。故高质量的放大器有时还注明互调失真、瞬态失真、瞬态互调失真等参数。 (l)互调失真(IMD)：将互调失真仪输出的125Hz与lkHz的简谐信号合成波，按4：1的幅值输入到被测量的放大器中，从额定负载上测出互调失真系数。 (2)瞬态失真(TIM)：将方波信号输入到放大器后，其输出波形包络的保持能力来表达。如放大器的转换速率不够，则方波信号即会产生变形，而产生瞬态失真。主要反映在快速的音乐突变信号中，如打击乐器、钢琴、木琴等，如瞬态失真大，则清脆的乐音将变得含混不清。

发电机转子一点接地故障处理

ＧＵＡＮＧＸＩＤＩＡＮＹＥ２００７．９（总第９０期）交流与探讨 广西电业 发电机转子一点接地故障处理 黄大健 （广西宜州水电厂，广西宜州市５４６３００） ［摘要］发电机转子一点接地是发电机一种常见的故障。本文针对一起误发发电机转子一点接故障信号的事件，分析处理故障的过程。 ［关键词］转子；一点接地；叠加电源；故障处理 发电机组励磁保护越来越多地使用了微机型保护。本厂 的１ＧＳ－１ＴＭ发变组保护使用南京自动化设备总厂的ＷＦ－ＢＺ－０１微机型发电机变压器组保护装置，其功能包含有转子一点接地保护。原理是用叠加直流方法，叠加电源电压为５０Ｖ，内阻大于５０ｋΩ，利用微机智能化测量克服了传统保护中绕组正负极灵敏度不均匀的缺点，能准确计算出转子对地的绝缘电阻值，范围可达２００ｋΩ，保护动作延时１至１０秒。转子分布电容对测量无影响。发电机起动过程中转子无电压时保护并不失去作用。保护引入转子负极和大轴接地线。 １转子一点接地的危害 发电机的励磁绕组高速旋转极易发生一点接地故障。发生一点接地后，无电流流过故障点，不形成电流通路，无电流流过故障点，励磁电流仍保持正常，对发电机并无直接危害，但转子绕组对地已产生电压，当系统发生各种扰动时，电压可能出现较大值，极易造成另外一点接地，从而形成两点接地短路，一部分励磁绕组被短接，其后果是：（１）转子磁场发生畸变，力矩不平衡，引起机体震动，无功出力降低；（２）故障点流过很大的短路电流，接地电弧将烧坏励磁绕组和转子本体。接地电流可能使轴系和汽缸磁化；（３）转子本体局部通过转子电流，引起局部发热，使转子发生缓慢变形，而形成偏心加剧机体震动。 当一点接地信号发出，同时判断为永久性接地故障后，人为投入转子两点接地保护作用于跳闸，或者人为安排停机处理。 ２实例分析及处理 发电机转子一点接地故障原因很多，不同的故障原因有不同的解决方法。如拉浪电站１号机组从２００２年１月以来，两年间多次出现转子一点接地故障信号，出现此故障信号时，维护人员用毛巾蘸酒精来抹转子滑环，但故障并不能复归。测量转子回路正对地为＋４０Ｖ，负对地为－３６Ｖ，正负间为＋７６Ｖ，正常时测量转子回路正对地为＋２９６Ｖ，负对地为＋２２０Ｖ，正负间为＋７６Ｖ，正、负极对地电位改变，但正负极之间电压差保持不变。之后有停机机会时，用５００Ｖ的摇表来测量转子回路对地绝缘，但电阻均大于５ＭΩ，说明转子并未真正接地。分别甩开转子、励磁功率柜，分段测量励磁动力电缆对地绝缘，并没有发现任何异常。每次发电机出现转子一点接地报警信号时，检查发电机运行正常，机组有功、无功功率和振动水平正常，励磁系统调节信号平稳，没有异常的波动信号，也没有其他的异常情况。 转子一点接地故障信号时有时无，虽然没有直接影响机组正常运行，不致于停机，但总是一个谜，需要解开。 经研究总结发现，每次转子一点接地信号出现时，都是厂用电４００ＶⅠ段切换到Ⅱ段后发生的，估计是切换厂用电引起的故障，决定用试验来证明。试验结果是：厂用电４００ＶⅠ段切换到Ⅱ段时，有时出现转子一点接地信号，有时没有出现转子一点接地信号，故障并不是稳定出现，虽然找不出规律，但总算找到了一点关系，往前迈了一步，将查找范围缩小了。经查看、分析１ＧＳ主励磁回路图、１ＧＳ励磁交、直流回路图，转子一点接地测量原理图等，绘制出图１。根据图１可知，１ＧＳ励磁调节柜的交流电源引自厂用电４００ＶⅠ段电源和１号机组励磁变压器１０３ＴＭ低压侧。其交流负荷有柜内的照明灯、励磁功率Ａ、Ｂ柜内的风扇，风扇使用的是三相电源，照明灯１ＥＬ使用的是单相电源。 １３０

利用三次谐波电压构成的100%发电机定子接地保护

利用三次谐波电压构成的100%发电机定子接地保护的工作原理？ 由于发电机气隙磁通密度的非正旋分布和铁芯饱和的影响，其定子中的感应电动势除基波外，还含有三、五、七次等高次谐波。因为三次谐波具有零序分量的性质，在线电动势中它们虽然不存在，但在相电动势中亦然存在，设以E3表示之。 为便于分析，假定： （1）把发电机每相绕组对地电容CG分成相等的两部分，每部CG/2分等效地分别集中在发电机的中性点N和机端S。 （2）将发电机端部引出线、升压变压器、厂用变压器以及电压互感器等设备的每相对地电容CS 也等效的集中放在机端。 根据理论分析，在上述加设条件下，可得出下列结论： （1）当发电机中性点绝缘时，发电机在正常运行情况下，机端S和中性点N处三次谐波电压之比为 US3/UN3=CG/(CG+2CS)＜1 （2）当发电机中性点经消弧线圈接地时，若基波电容电流被完全补偿，发电机在正常运行情况下，机端S和中性点N处三次谐波电压之比为 US3/UN3=(7CG-2CS)/9(CG+2CS)＜1 （3）不论发电机中性点是否接有消弧线圈，当在距发电机中性点α（中性点到故障点的匝数占每相分支总匝数的百分比）处发生定子绕组金属性单相接地时，中性点N和机端S处的三次处的三次谐波电压恒为 UN3=αE3 US3=(1-α)E3 如图所示： 从上图中可以看出，UN3=f(α)、US3=f(α)皆为线性关系，它们相交于α＝0.5处；当发电机中性点接地时，α＝0，UN3=0，US3=E3； 当机端接地时，α=1,UN3=E3，US3=0； 当α＜O.5时，恒有US3＞UN3； 当α＞O.5时，恒有 UN3＞US3。 综上所述，用US3作为动作量，UN3作为制动量构成发电机定子绕组单相接地保护，且当US3＞

发电机保护现象、处理

发电机保护1对于发电机可能发生的故障和不正常工作状态,应根据发电机的容量有选择地装设以下保护。 (1)纵联差动保护:为定子绕组及其引出线的相间短路保护。 (2)横联差动保护:为定子绕组一相匝间短路保护。只有当一相定子绕组有两个及以上并联分支而构成两个或三个中性点引出端时,才装设该种保护。 (3)单相接地保护:为发电机定子绕组的单相接地保护。 (4)励磁回路接地保护:为励磁回路的接地故障保护。 (5)低励、失磁保护:为防止大型发电机低励(励磁电流低于静稳极限所对应的励磁电流)或失去励磁(励磁电流为零)后,从系统中吸收大量无功功率而对系统产生不利影响,100MW及以上容量的发电机都装设这种保护。 (6)过负荷保护:发电机长时间超过额定负荷运行时作用于信号的保护。中小型发电机只装设定子过负荷保护;大型发电机应分别装设定子过负荷和励磁绕组过负荷保护。 (7)定子绕组过电流保护:当发电机纵差保护范围外发生短路,而短路元件的保护或断路器拒绝动作,这种保护作为外部短路的后备,也兼作纵差保护的后备保护。 (8)定子绕组过电压保护:用于防止突然甩去全部负荷后引起定子绕组过电压,水轮发电机和大型汽轮发电机都装设过电压保护,中小型汽轮发电机通常不装设过电压保护。 (9)负序电流保护:电力系统发生不对称短路或者三相负荷不对称(如电气机车、电弧炉等单相负荷的比重太大)时,会使转子端部、护环内表面等电流密度很大的部位过热,造成转子的局部灼伤,因此应装设负序电流保护。 (10)失步保护:反应大型发电机与系统振荡过程的失步保护。 (11)逆功率保护:当汽轮机主汽门误关闭,或机炉保护动作关闭主汽门而发电机出口断路器未跳闸时,从电力系统吸收有功功率而造成汽轮机事故,故大型机组要装设用逆功率继电器构成的逆功率保护,用于保护汽轮机。 发电机保护简介 1、发电机失磁保护失磁保护作为发电机励磁电流异常下降或完全消失的失磁故障保护。由整定值自动随有功功率变化的励磁低电压Ufd(P)、系统低电压、静稳阻抗、TV断线等判据构成，分别动作于发信号和解列灭磁。励磁低电压Ufd(P)判据和静稳阻抗判据均与静稳边界有关，可检测发电机是否因失磁而失去静态稳定。静稳阻抗判据在失磁后静稳边界时动作。

10KVPT含3次谐波

10kV系统的电压谐波分析 南京供电公司计量中心曹根发 摘要：本文对10kV小电流接地系统的电压谐波，由于10kV电压互感器中 性点的消谐电阻，及接地变一侧的灭弧线圈等原因，而造成的错误测试结果，进行了分析，并针对这种现象提出改进的测试方法。 1.前言 由于生产发展的需要和国家电力总公司及江苏省公司的要求，我市公司对所辖范围内的电网，配网电能质量，（电压谐波占有率）进行了一次普测、普查。 由于10kV配网系统采用了小电流接地的运行方式，10KV配网的电压互感器接线方式如图1所示。在PT的一次侧中性点到地串接一只电阻，称消谐电阻。此电阻一般由氧化锌阀片构成，在正常运行方式下，无电流通过此电阻。一次侧中心点与地等电位。近似与Y/Y型接法。而主变接线方式则是Y/Δ型接法。所以在10kV母线上并一只接地变，采用Y/Y型接法。在变一侧中心点串一只电抗器，俗称灭弧线圈。在10kV系统形成中心点接地的运行方式。 国标规定电压失谐率是相电压的谐波百分比含量做为判别限值的标准。从而规范了测试信号是相电压，与之相应的测试设备的接线方式是“Y”型接法。若取线电压为取样信号。测试设备需按“△”接法，结果将造成取样信号中的3n次谐波被抵消，抵消量大小，与3n次谐波电压与同相的基波电压相位及相电压的不平衡度有关。 在普查进程中，我们发现有6座110kV变电站中的9条10kV母线严重超标。共同特征是3次电压畸变率是造成超标的最主要因素。其余各次谐波含量不大。且占比例极低。同时所有电压谐波超标的10kV母线，电压三相不平衡度也接近或超过国标值。（国标Σu <2%） 切除变电站10kV侧的补偿电容器组，仅五次谐波有所下降，三次谐波下降量不大总畸变率仍居高不下。在10kV电源侧110KV测得，3次电压谐波仅有1%左右。而在这9条母线供电范围内，并无大型工矿企业，和大型非线性生产用户。

发电机转子接地保护

发电机转子接地保护 正常运行时，发电机转子电压（直流电压）仅有几百伏，且转子绕组及励磁系统对地是绝缘的。因此，当转子绕组或励磁回路发生一点接地时，不会构成对发电机的危害。但是，当发电机转子绕组出现不同位置的两点接地或匝间短路时，很大的短路电流可能烧伤转子本体；另外，由于部分转子绕组被短路，使气隙磁场不均匀或发生畸变，从而使电磁转矩不均匀并造成发电机振动，损坏发电机。 为确保发电机组的安全运行，当发电机转子绕组或励磁回路发生一点接地后，应立即发出信号，告知运行人员进行处理；若发生两点接地时，应立即切除发电机。因此，对发电机组装设转子一点接地保护和转子两点接地保护是非常必要的。 规程规定，对于汽轮发电机，在励磁回路出现一点接地后，可以继续运行一定时间（但必须投入转子两点接地保护）；而对于水轮发电机，在发现转子一点接地后，应立即安排停机。因此，水轮发电机一般不设置转子两点接地保护。 一发电机转子一接地保护 1 转子一点接地保护的类别 转子一点接地保护的种类较多，主要有叠加直流式、乒乓式及测量转子绕组对地导纳式（实质是叠加交流式）。目前，在国内叠加直流式转子一点接地保护及乒乓式转子一点接地保护得到了广泛应用。 2 叠加直流式转子一点接地保护 （1）构成原理 叠加直流式转子一点接地保护的构成原理是：在发电机转子绕组的一极（正极或负极）对大轴之间，加一个直流电压，通过计算直流电压的输出电流，来测量转子绕组或励磁回路的对地绝缘。其构成原理框图如图43所示。 U = 图43 叠加直流式转子一点保护原理图 在图42中： U－外加直流电压； = I－计算及测量元件； p R－转子接地电阻。 正常工况下，发电机转子绕组或励磁回路不接地，外加直流电压不会产生电流；当转子绕组或励磁回路中发生一点接地时（设接地电阻为R），则外加直流电压通过部分转子绕组、接地电阻、发电机大轴构成回路，产生电流 i。接地电阻越小，p i越大；反之亦反。 p 测量计算装置根据电流 i的大小，便可计算出接地电阻值。 p

发电机定子单相接地处理(仅给借鉴)

发电机定子绕组单相接地,是发电机最常见的一种电气故障。非故障相对地电压上升为线电压，可能导致绝缘薄弱处发生接地形成两点接地短路，扩大事故。定子绕组单相接地的危害性主要是流过故障点的电容电流产生电弧可能烧坏定子铁心,进一步造成匝间短路或相间短路(铁心灼伤后造成磁场分布不均，定子绕组局部温度高，后果必然是相间短路损坏发电机。),使发电机遭受更为严重的破坏。 6ｋＶ发电机为中性点不接地系统,当发生定子绕组单相接地时,故障点将出现零序电压。下面以Ａ相定子绕组任一点发生金属性接地故障为例进行分析。如图1所示,假设Ａ相在距中性点ａ处(ａ表示由中性点到故障点的匝数占该相总匝数的百分数)的ｄ点发生接地故障。 则零序电压为(推导过程略):Ｕｄ0=－ａＥＡ 上式表明,故障点的零序电压与ａ成正比, 即接地点离中性点越远,零序电压越高。这样,可以利用接于机端的电压互感器开口三角形侧取得零序电压,构成单相接地保护,如图2所示。 零序电压型单相接地保护,是从机端电压互感器开口三角形侧取得零序电压,接入保护用的过电压继电器。理想情况下,发电机正常运行时,ＴＶ开口三角形侧无零序电压,继电器不动作。但实际上,发电机在正常运行情况下,其相电压中存在三次谐波电压;另外,在变压器高压侧发生接地短路时,由于变压器高低压绕组之间有电容存在,发电机机端也会产生零序电压。为了保证保护动作的选择性,保护的整定值应躲开上述三次谐波电压与零序电压。根据运行经验,电压值一般整定为15～20Ｖ之间。按此值整定后,由于靠近中性点附近发生接地故障时,零序电压低,保护可能不会起动,故此种保护的保护范围约为由机端到中性点绕组的85%左右,保护存在死区。 规程规定,对于出口电压为6 3ｋＶ的发电机,当接地电流等于或大于5Ａ时,单相接地保护作用跳闸;小于5Ａ时,一般只发信号不跳闸,这是基于保护发电机定子绕组而作出的规定。 保护动作时间国家有关规程对发电机定子绕组单相接地保护的动作时间未作明确规定,各电厂应根据本厂机组的实际运行情况给出延时时间。根据运行经验,延时时间应躲过变压器高压侧后备保护的动作时间,一般为3～5ｓ为宜,否则容易误动。 发电机定子绕组单相接地保护,对于中小型发电机,可采用零序电压型保护,实际运行中,应根据系统接线与运行方式,决定保护接线、定值整定、跳闸方式等,以利于发电机定子单相接地保护准确而可靠地动作。 如果查明接地点在发电机内部（在窥视孔能见到放电火花或电弧），应立即减负荷停机，并向上级调度汇报。如果现场检查不能发现明显故障，但“定子接地”报警又不消失，应视为发电机内部接地，30min内必须停机检查处理。 一、零序电压式定子接地保护的整定计算 1、零序动作电压 零序电压式定子接地保护的动作电压，应按躲过发电机正常工况下及恶劣条件下发电机系统

发电机定子接地故障排查

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/9015230795.html, 发电机定子接地故障排查 作者：贾鹏 来源：《科技与创新》2015年第09期 摘要：阐述了发电机出口离相式封闭母线受潮，使得发电机组定子接地跳闸的情况，并 分析了具体的处理过程和防范措施。 关键词：定子接地故障；绝缘子；封闭母线；驱潮工作 中图分类号：TM31 文献标识码：A DOI：10.15913/https://www.360docs.net/doc/9015230795.html,ki.kjycx.2015.09.144 1 事故概述 某电厂2×300 MW发电机组采用哈尔滨电机厂生产制造的QFSN-300-2型水氢氢发电机，机端额定电压为20 kV，中性点经消弧线圈接地。发电机保护采用的是南京国电南自凌伊电力自动化有限公司生产的DGT-801A保护装置，定子接地保护采用的是基于稳态基波零序电压和三次谐波原理构成的100%保护。 该厂#1机组在负荷为226 MW的情况下运行时，发电机突然跳闸解列，汽机跳闸，锅炉 灭火，监控画面首出“发电机保护动作”，就地检查保护屏，发出了“发电机定子3U0定子接地”报警，而双套保护均动作，发出信号为发电机“定子接地”保护动作。下面，结合此次发电机定子接地故障的实际情况，简单分析了大型发电机定子接地故障的排查。 2 事故处理过程 2.1 二次系统检查 跳机后，应先全面检查保护装置，2套发电机保护装置A柜、B柜的“定子接地”保护均动作，基波3UO发跳闸信号，3次谐波3 W发报警信号，查看保护定值零序电压为8 V，延时4 s动作。查看故障录波图，发电机机端电流A，B，C三相峰值分别为3.28 A、3.30 A、3.26 A，发电机机端电压A，B，C三相峰值分别为86.979 V、80.182 V和74.518 V，C相电压下降得较快。发电机“定子接地”保护动作时，发电机机端零序电压2套保护动作值分别为8.643 9 V、8.647 4 V和8.668 8 V、8.665 2 V，零序电压达到8.6 V保护动作。对发电机出口PT一次侧做加压试验，保护屏电压显示正确，PT二次回路绝缘测试合格，基本排除了保护误动的可能。但是，这些故障数据并不能确定是发电机内部故障还是外部故障。 2.2 一次系统检查 初步检查发电机非电气系统，未发现发电机有积水、漏氢、漏油等情况，且系统工作正常。定子冷却水电导率化验合格，在发电机本体、励磁变、出线离相封母、出口PT、中性点

关于三次谐波

三次谐波电流主要来自于单相整流电路。 图示的是一个典型的单相整流电路，电路中的电容是平滑电容，大部分整流电路中都包含这个电容，否则直流电压的纹波很大。这个电容是导致三次谐波电流的主要原因。 熟悉电路的人都知道，平滑电容的电压被充电到交流电的峰值后，就维持在交流电峰值附近。当交流电的电压低于电容上的电压时，电网上没有电流流入负载。这时，负载的电流由电容供给，随着输出电流，电容的电压开始降低，在某个时刻，交流电的电压会高于电容上的电压，这时，电网上才会有电流流入电容(给电容充电，使电容上的电压升高)和负载中。因此，电网仅在接近电压峰值的时刻向负载输入电流，电流的形状为脉冲状。 通过付立叶分析可知，这种脉冲状的波形包含丰富的三次谐波成分。 脉冲状的电流中包含了高次谐波成分，3次谐波电流最大。传统负荷与现代符合的重要区别是，传统负荷大部分是线性负荷，现代负荷大部分是非线性负荷：

1.通信设备、ＵＰＳ电源 2.电脑为代表的信息设备、办公自动化设备 3.大型医疗设备 4.电视机为代表的家用电器，特别是变频空调、电磁炉等 5.节能灯、调光灯等照明设备 6.大尺寸的ＬＥＤ屏幕 电视机和计算机电流波形 调光灯和节能灯电流波形

电视机和计算机的电流为很窄的脉冲波，这是很典型的单相整流电路的电流波形，实际上，任何使用开关电源作为直流电源的设备都。会产生这种电流的波形。这是三次谐波电流的主要来源。 目前大量使用的大尺寸LED屏幕，采用很多开关电源并联供电，因此LED 屏幕产生的3次谐波电流很大。 节能灯也是目前常见的负载，他的电流也是脉冲状的。实际上，现代建筑物中，节能灯导致的三次谐波电流已经成为主要的危害。 三次谐波引起跳闸 常识告诉我们，电流的持续时间短了，要保持一定的有效值，就必须具有更高的峰值。

发电机转子接地

发电机转子接地 发电机转子是直流系统，通过滑环与外部直流电源连接，转子绕组有绝缘保护，与转子间没有电的联系。如果有一点接地，说明转子绕组绝缘有破坏，绕组与转子有接触，这种情况可能引起发电机损坏，应当停机进行检修。所以要设置转子一点接地保护，此保护仅用于报警，有运行人员到现场观察后，根据实际情况确认是否停机.发电机一点接地保护在运行时就投入，不是停机后才投入的 发电机励磁回路一点接地故障是常见的故障形式之一,励磁回路一点接地故障,对发电机并未造成危害,但相继发生第二点接地,即转子两点接地时,由于故障点流过相当大的故障电流而烧伤转子本体,并使磁励绕组电流增加可能因过热而烧伤；由于部分绕组被短接,使气隙磁通失去平衡从而引起振动甚至还可使轴系和汽机磁化,两点接地故障的后果是严重的,故必须装设转子接地保护。 发电机转子一点接地保护 ??采用乒乓式开关切换原理，通过求解两个不同的接地回路方程，实时计算转子接地电阻阻值Rf和接地位置α。实质：在发电机运行时轮流测量转子绕组正极、负极的对地电流，并根据测得的结果计算出转子绕组或励磁回路的对地电阻，从而判断出接地故障的位置及接地电阻的量值。 图为乒乓式原理图，其中：S1、S2 为由微机控制的电子开关，Rg 为接地电阻，α为接地点位置，E 为转子电压，两个测量电阻R。 发电机转子两点接地保护? ?发电机励磁回路一点接地故障，对发电机并未造成危害，但若再相继发生第二点接地故障，则将严重威胁发电机的安全。保护原理：在一点接地故障后，保护装置继续测量接地电阻和接地位置，此后若再发生转子另一点接地故障，则已测得的α值变化，当其变化值Δα超过整定值时，保护装置就确认为已发生转子两点接地故障，发电机经转子两点接地延时时间跳闸。

发电机定子接地处理及原因分析(完稿)

中国华能集团公司 2017年技师考评申报材料 （论文） 申报单位：华能九台电厂 姓名：赵丽丽 工种：电气试验工 专业：电气检修

发电机定子接地处理及原因分析 华能吉林发电有限公司九台电厂赵丽丽 摘要：发电机是电力之源，作为火力发电厂主要设备，发电机的定子和转子绕组绝缘和接头由于电、热和机械振动影响会逐渐老化和接触不良，运行中易产生事故。发电机在日常生产中起着至关重要的作用，它的健康运行与否直接关系到发电厂能否经济运行，当发电机发生接地故障时，对事故发生原因进行分析和判断,并根据现场保护动作及设备情况及时分析原因,准确判断出是一次设备还是二次设备造成,并快速消除设备隐患,保证机组安全稳定运行。本文介绍了我厂发电机定子接地故障的查找过程、处理经过、原因分析及防范措施等。 关键词：发电机绝缘定子接地直流耐压故障分析 1、机组概述 我电厂2号发电机组为670MW超临界燃煤发电机组，汽轮发电机（QFSN-670—2型）由哈尔滨电机厂有限责任公司制造。机组型式为水-氢-氢冷670MW发电机组。本型发电机为三相交流隐极式同步发电机。发电机采用整体全密封、内部氢气循环、定子绕组水内冷、定子铁芯及端部结构件氢气表面冷却、转子绕组气隙取氢气内冷的冷却方式。定子电压20KV，定子电流21.49KA。该机组于2009年12月6日投运至今，曾发生过励侧主引线并联环上下接头处漏氢已处理好，本次故障发生前机组运行稳定，已持续运行一年多。 2、机组运行方式及动作情况 故障前，我厂1号、2号机组正常双机运行，1号发电机有功功率540MW,2号发电机有功功率465MW,频率50Hz。，2号发电机组于2014年08月22日19时06分跳闸，发变组保护正确动作，厂用电切换正确。主机联跳2号炉机组打闸停机，500KV开关场内5021、5022断路器跳闸，检查发变组保护动作报告为：2014-08-22 19:06:22:111,01000ms，定子零序电压，01005ms，定子零序电压高段。查看发变组保护起动后1至2个周波内发电机机端电压UA1=16.67V，UB1=82.24V，UC1=89.28V，发电机机端零序电压值72.18V，发电机中性点零序电压值40.12V。（详见附图1）

9-变压器联结方式对三次谐波电压和电流的影响

9、变压器联结方式对三次谐波电压和电流的影响 本章的目的，首先是阐述对称三相系统三次谐波电压和电流的基本原理，其二是表明变压器三次谐波的起因，第三是归纳整理事实并列表予以阐述；最后是表明三次谐波的不利影响。 一般情况下，在任何新的理论公布之后，常常不同程度的难以被人们接受，本节将较为详细的论述，以便于读者接受。 本节的分析仅限于对三相双绕组变压器的分析。只要明白了三相双绕组变压器的基本原理，三相自耦变压器则很容易分析了。 9．1、对称三相系统的三次谐波原理 三相系统有两种基本的联结方式，其三次谐波电压和电流的表现方式明显不同，因此需要单独考虑。 1、星形 在任何星形联结的系统中，有一条基本规律，即任意瞬间流入和流出公共接点或中性点的电流之和均为零。 在对称三相系统，在基波频率下，三线呈星形联结的系统，每相电流和电压相位差是120°。在任意瞬间，最大负载相中的瞬时电流等于其他两相的电流之和，但方向与其相反，在基波频率下，整个周期均保持这种平衡。然而，三次谐波频率，每个相位的电流相位差是3x120°=360°，在同一瞬间，每相电流互相同相，但电流方向相同。因此，星形联结变压器的电流之和不等于零，在对称三相、三线制星形联结系统中，不存在三次谐波电流。 然而，如果以这种方式从中性点引出中性线，该引出线可使变压器每相形成独立的回路(即使中性线为各相公用)，这样可使基波频率的三倍电流在每相绕组和从中性点引线构成的回路中循环。第四条线路起到疏导三次谐波电流维持系统电流平衡的作用，当然它不影响基波频率电流，因为基波频率电流始终是平衡的。 另一方面，对称三相、三线制星形联结系统的每个相位都可存在三次谐波电压，即电压为每条线路的对地电压（中性点不接地或中性点接），但是却不存在线电压。由于在每个相位的谐波电压互相同相，因此，仅仅存在一个三次谐波相量，而星形联结的中性点位于这一相量的末端。这样，中性点的电位并不为零，但是三次谐波电压却在零点附近波动。图139说明了这种状态，图中还表明所论及的线电压如何抵消三次谐波对地电压，使线路端子电压免受三次谐波电压的影响。 以这种方式从中性点引出中性线时，是为三次谐波电流提供了流通路径，它迫使电路周围的电流抵消线对中性点的三次谐波电压。因此，根据有三次谐波电流通过的电路特点可以看出，三次谐波电压可以被全部抑制或部分被抵消。 2、三角形 在任何三角形联结系统中，三角形内的总基波电压为零。即在基波频率下，相位差为360°/m(m为相位数)的电压相量和构成一个封闭的等边三角形。 在对称三相三角形联结系统中，每相出现的三次谐波电压相位差为：因此它们互相同相，并且在封闭的三角形电路中相当于三次谐波频率的单相电压。然而，实际上，在封闭的三角形系统，并不存在这种电压，所以三角形联结的线路中并没有出现三次谐波电流，三次谐波电压受到抑制。

发电机转子接地原因、危害、处理

发电机转子接地原因、危害、处理发电机转子接地有转子一点接地和两点接地，另外还会发生转子层间和匝间短路故障。与定子接地一样，转子接地有瞬时接地、断续接地、永久接地之分，也有内部接地和外部接地，金属性接地和电阻性接地之分。 发电机在长期运行过程中，由于转子内部受潮、冷却介质泄漏、绝缘老化以及机械振动等诸多方面的原因，容易造成转子对地绝缘水平的降低进而引发转子接地故障。当转子发生一点接地故障时，虽然不会对发电机本身造成直接的危害，但若再相继发生两点接地，则将严重威胁发电机的安全。 一转子接地的原因 工作人员在励磁回路上工作时，因不慎误碰或其他原因造成转子接地；转子滑环，槽及槽口、端部、引线等部位绝缘损坏；长期运行绝缘老化，因杂物或振动使转子部分匝间绝缘垫片位移，将转子通风孔局部堵塞，使转子绕组绝缘局部过热老化引起转子接地；鼠类等小动物窜入励磁回路，定子进出水支路绝缘引水管破裂漏水，励磁回路脏污等引起转子接地。 二转子一点接地的危害 发电机转子一点接地故障是常见的故障形式之一，发生一点接地故障时励磁绕组与地之间尚未形成电气回路，转子的励磁电压和流过转子的转子电流受到的影响很小，所以并不对发电机造成危害，此时可通过转移负荷，平稳停机后再检查故障。

三转子两点接地的危害 1、破坏发电机气隙磁场的对称性，使气隙磁场发生畸变，气隙磁通失去平衡，引起发电机剧烈振动，使电机损坏、无功出力降低。汽轮发电机励磁回路两点接地还可引起轴系和汽机磁化，后果严重。若装有横差保护，还会引起其误动，因此，转子一点接地保护动作后要将横差保护加上一个短的延时，防止误动。 2、两点接地造成非短路的绕组电流增大，如果流过转子本体的短路电流大( 通常以1500 A 为界限)，热效应烧损转子的同时还会使转子发生缓慢变形，造成偏心增大，加剧振动。另外，还可能损坏其他励磁装置，导致失磁故障，危及发电机和系统的安全。为确保发电机的安全运行，当发电机转子绕组发生一点接地时，应发出信号，运行人员立刻进行处理；若发生两点接地应立即停止发电机的运行。因此，发电机装设转子一点和两点接地保护是非常必要的。 四转子一点接地的现象及处理 发电机发生转子一点接地时，中央信号警铃响，“发电机转子一点接地”光字牌亮，表计指示无异常。转子回路一点接地时，因一点接地不形成电流回路，故障点无电流通过，励磁系统仍保持正常状态，故不影响机组的正常运行。此时，应检查“转子一点接地”保护信号是否能够复归。若能复归，则为瞬时接地；若不能复归，应检查转子一点接地保护是否正常，若正常，则可利用转子电压表通过切换开关测量正、负极对地电压，鉴定是否发生了接地。若发现某极对地电压降到零，另一极对地电压升至全电压( 正、负极之间的电压值)，

发电机100%定子接地保护的实现

发电机100％定子接地保护的实现 发电机能实现100％定子接地保护，采用了基波零序电压式定子接地保护和三次谐波电压构成的定子接地保护。，前者可反应发电机的机端向机内不少于85％定子绕组单相接地故障（85％～95％），后者反应发电机中性点向机端20％左右定子绕组单相接地故障（0～50％）。通过这两种保护的相互配合，达到了大容量机组100％定子接地保护的要求。 发电机定子单相接地后，接地电流经故障点、三相对地电容、三相定子绕组 而构成通路。当接地电流较大能在故障点引起电弧时，将使定子绕组的绝缘和定 子铁芯烧坏，也容易发展成危害更大的定了绕组相间或匝间短路。 第一部分是基波零序电压式定子接地保护： 保护接人的3Uo电压，取自发电机机端电压互感器开口三角绕组两端和发电机中性点电压互感器的二次侧。零序电压式定子接地保护的交流输入回路如图1所示。

第二部分是利用发电机三次谐波电动势构成的定子接地保护 由于发电机气隙磁通密度的非正旋分布和受铁芯饱和的影响，其定子中的感应电动势除基波外，还含有三、五、七次等高次谐波。因为三次谐波具有零序分量的性质，在线电动势中它们虽然不存在，但在相电动势中亦然存在。 正常运行时，发电机中性点的三次谐波电压总是大于发电机机端的三次谐波电压。而当发电机靠中性点侧0～50％范围内有接地故障时，发电机机端的三次谐波电压大于发电机中性点的三次谐波电压。 根据发电机定子绕组中性点附近接地故障的三次谐波分布特性，保护装置取发电机中性点及机端三次谐波电压，并对其进行大小和相位的矢量比较。三次谐波定子接地保护交流接入回路如图6所示。

该保护的动作逻辑图如图7所示。

发电机定子单相接地保护

发电机定子绕组单相接地保护方案综述 发布: 2009-8-07 09:59 | 作者: slrd8888 | 查看: 882次 1 前言 定子绕组单相接地故障是发电机最常见的一种故障，而目往往是更为严重的绕组内部故障发生的先兆，因此定子接地保护意义重大。目前实际应用中比较成熟的定子接地保护有基波零序电压保护、三次谐波电压保护及二者组合构成的保护，国外的发电机中性点大都是经高阻接地，较多的采用的是外加电源式的保护。近十几年微机保护的飞速发展，为新保护原理的开发提供了强大的硬件平台和广阔的软件空间。其中基于自适应技术、故障分量原理和小波变换的保护比较突出，它们有力地推动了单相接地保护技术的发展。 扩大单元接线的发电机定子接地保护迫切需要具有选择性的保护方案，由于零序方向保护自身的缺陷、基于行波原理的保护在理论和技术上尚不够成熟，因此将小波变换应用到选择性定子接地保护有着重要的意义。 2 定子绕组单相接地保护方案 发电机定子绕组单相接地时有如下特点：内部接地时，流经接地点的电流为发电机所在电压网络对地电容电流的总和，此时故障点零序电压随故障点位置的改变而改变；外部接地故障时，零序电流仅包含发电机本身的对地电容电流。这些故障信息对接地保护非常重要，下面就介绍几种定子接地保护方法。 2.1 零序电流定子接地保护 由单相接地故障特点可知，对直接连在母线上的发电机发生内部单相接地时，外接元件对地电容较大，接地电流增大超过允许值，这就是零序电流接地保护的动作条件。这种保护原理简单，接线容易。但是当发电机中性点附近接地时，接地电流很小，保护将不能动作，因此零序电流保护存在一定的死区。 2.2 基波零序电压定子接地保护

关于发电机定子绕组接地保护3U0整定的讨论

关于发电机定子绕组接地保护3U0整定的讨论 发表时间：2017-07-17T15:17:51.820Z 来源：《电力设备》2017年第8期作者：吴文宝 [导读] 摘要：本文主要叙述了大型发电机组定子接地保护的作用以及发电机定子绕组接地保护的概念 （江西省火电建设公司江西南昌 330001） 摘要：本文主要叙述了大型发电机组定子接地保护的作用以及发电机定子绕组接地保护的概念，并介绍了新疆某600MW电厂使用的定子接地保护整定方法。在各种运行条件下，对主变高压侧发生单相接地故障时耦合至发电机侧的零序电压进行分析计算，提出了发电机定子接地保护的整定建议。 关键词：发电机组；定子接地保护；3U0电容；接地电流 一、定子接地保护在大型汽轮发电机组中的地位 发电机是电力系统中最重要的设备之一，其外壳完全接地。当发电机定子绕组与铁心之间的绝缘被破坏时，就形成了定子单相接地故障。发电机定子绕组发生单相接地故障时，中性点流过的接地故障电流与中性点接地方式有关，发电机中性点接地方式的不同，对发电机定子接地保护的出口方式要求也不同，而且动作时限也是长短不一。由于现代大型发电机组在电力系统的重要性，所以大型发电机一般都装设作为发电机主要保护的100%定子接地保护，并保证该保护能够可靠正确动作，确保小异常不酿成大事故。 二、大型发电机定子接地保护的构成 我国大型发电机组大都采用单元接线方式，中性点接地方式主要采用中性点经配电变压器（二次侧接电阻）接地，电阻值较大，取为高阻接地，其电阻吸收功率大于或等于三相对地电容的无功伏安。为限制动态过电压不超过2.6倍额定相电压，接地电阻（一次值）RN′≤1/3ωCg，Cg为发电机每相对地耦合电容。 三、发电机定子绕组接地保护 （1）接地电阻定值的确定发电机中性点经配电变高阻接地，当定子绕组发生单相接地故障时，其等效的基波零序回路电路如下图所 示： 粗略估计电容容抗与中性点接地电阻（一次值）相等，根据DLT 684-2012 大型发电机变压器继电保护整定计算导则，发电机允许的接地故障电流值为1A中性点变压器变比为20000/240V，二次电阻为0.46Ω，令α=1（机端接地），IE=Iper=1A，E=UN/1.732，得

发电机保护配置

发电机保护基本原理 发电机可能发生的故障 定子绕组相间短路 定子绕组匝间短路 定子绕组一相绝缘破坏引起的单相接地 励磁回路（转子绕组）接地 励磁回路低励（励磁电流低于静稳极限对应的励磁电流）、失磁 发电机主要的不正常工作状态 过负荷 定子绕组过电流 定子绕组过电压 三相电流不对称 过励磁 逆功率 失步、非全相、断路器出口闪络、误上电等 发电机的主要保护和作用 纵差保护 作用：发电机及其引出线的相间短路保护 规程：1MW以上发电机，应装设纵差保护。对于发电机变压器组：当发电机与变压器间有断路器时，发电机装设单独的纵差保护；当发电机与变压器间没有断路器时，100MW及以下发电机可只装设发电机变压器组公用纵差保护；100MW及以上发电机，除发电机变压器组公用纵差保护还应装设独立纵差保护，对于200MW及以上发电机变压器组亦可装设独立变压器纵差保护。 与发变组差动区别：发变组差动需要考虑厂用分支，要考虑涌流制动、各侧平衡调节。 纵向零序电压 作用：发电机匝间短路（也能反映相间短路）。 规程：50MW以上发电机，当定子绕组为星形接线，中性点只有三个引出端子时，根据用户和制造厂的要求，也可装设专用的匝间短路保护。 定子接地 作用：定子绕组单相接地是发电机最常见的故障，由于发电机中心点不接地或经高阻接地，定子绕组单相接地并不产生大的故障电流。 常用保护方式：基波零序电压（90％）、零序电流、三次谐波零序电压（100％） 定子接地 规程：与母线直接连接的发电机：当单相接地故障电流(不考虑消弧线圈的补偿作用)大于允许值时，应装设有选择性的接地保护装置。保护装置由装于机端的零序电流互感器和电流继电器构成，其动作电流躲过不平衡电流和外部单相接地时发电机稳态电容电流整定，接地保护带时限动作于信号，但当消弧线圈退出运行或由于其它原因，使残余电流大于接地电流允许值时应切换为动作于停机。 发电机变压器组：对100MW以下发电机应装设保护区不小于90%的定子接地保护，对100MW及以上的发电机应装设保护区为100%的定子接地保护。保护装置带时限动作于信号必要时也可动作于停机。 励磁回路接地保护 作用：励磁回路一点接地故障对发电机并未造成危害。但若继而发生两点接地将严重危害发电机安全。 实现方法：采用乒乓式原理。 规程：1MW及以下水轮发电机，对一点接地故障宜装设定期检测装置，1MW以上水轮发电机应装设一点接地保护装置。 100MW以及汽轮发电机，对一点接地故障可采用定期检测，装置对两点接地故障应装设两点接地保护装置。 转子水内冷汽轮发电机和100MW及以上的汽轮发电机，应装设励磁回路一点接地保护装置，并可装设两点接地保护装置，对旋转整流励磁的发电机宜装设一点接地故障定期检测装置。 一点接地保护带时限动作于信号两点接地保护应带时限动作于停机。 失磁保护 作用：为防大型发电机低励(励磁电流低于静稳极限所对应的励磁电流)或失去励磁(励磁电流为零)后，从系统

EMC电源谐波整改

LED电源总谐波失真（THD）分析及对策 1.总谐波失真 THD 与功率因数 PF 的关系 市面上很多的 LED 驱动电源，其输入电路采用简单的桥式整流器和电解电容器的整流滤波电路，见图 1. 图1 该电路只有在输入交流电压的峰值附近，整流二极管才出现导通，因此其导通角θ比较小，大约为 60°左右，致使输入电流波形为尖状脉冲，脉宽约为 3ms,是半个周期（10ms）的 1/3.输入电压及电流波形如图 2 所示。由此可见，造成 LED 电源输入电流畸变的根本原因是使用了直流滤波电解电容器的容性负载所致。 图2 对于 LED 驱动电源输入电流产生畸变的非正弦波，须用傅里叶（Fourier）级数描

述。根据傅里叶变换原理，瞬时输入电流可表为： 式中，n 是谐波次数，傅里叶系数 an 和 bn 分别表为： 每一个电流谐波，通常会有一个正弦或余弦周期，n 次谐波电流有效值 In 可用下式计算： 输入总电流有效值 上式根号中，I1 为基波电流有效值，其余的 I2,3,分别代表 2,3,… n 次谐波电流有效值。用基波电流百分比表示的电流总谐波含量叫总谐波失真（THD） ,总谐波含量反映了波形的畸变特性，因此也叫总谐波畸变率。定义为 根据功率因数 PF 的定义，功率因数 PF 是指交流输入的有功功率 P 与输入视在功率 S 之比值，即

其中，为输入电源电压； U cosΦ1 叫相移因数，它反映了基波电流 i1 与电压 u 的相位关系，Φ1 是基波相移角；输入基波电流有效值 I1 与输入总电流有效值Irms 的百分比即 K=I1 / Irms 叫输入电流失真系数。上式表明，在 LED 驱动电源等非线性的开关电源电路中，功率因数 PF 不仅与基波电流 i1 电压 u 之间的相位有关，而且还与输入电流失真系数 K 有关。将式（6）代入式（7） ,则功率因数 PF 与总谐波失真 THD 有如下关系： 上式说明，在相移因数 cosΦ1 不变时，降低总谐波失真 THD,可以提高功率因数 PF;反之也能说明， PF 越高则 THD 越小。例如，通过计算，当相移角Φ1=0 时，THD=30% @ PF=0.9578;THD=10% @ PF=0.9950. 2.谐波测量与分析 为了很好地分析如图 1 所示的 LED 驱动电源的谐波含量，介绍一种使用示波器测量输入电流的方法。先在电源输入回路串接一个 10-20W 或以上的大功率电阻如 R=10 OHM,通电后测量大功率电阻上两端的电压波形，由于纯功率电阻上两端的电压与电流始终是同相位，因此电阻上的脉冲电压波形亦即代表了输入电流的脉冲波形，但数值大小不同。由波形显示可知，其脉冲电流 i（t）与图 2 的电流波形是一致的，见图3. 图3 此电流脉冲波近似于余弦脉冲波，因此可用余弦脉冲函数表为：

发电机注入式转子一点接地(两延时)

发电机注入式转子一点接地保护 一、保护原理 保护采用注入直流电源原理，直流电源由装置自产。因此，在发电机运行及不运行时，均可监视发电机励磁回路的对地绝缘。该保护动作灵敏、无死区。 考虑到双套化配置方案中，转子接地保护由于保护原理的要求不能双套化，否则会相互影响导致测量失误。如采用一套运行一套备用方式，需要时应可靠安全地带电切换。 要说明的是：对于励磁系统是可控硅整流系统时，由于励磁电压中有较高的谐波分量（例如ABB 公司生产的励磁装置，运行时产生的6次谐波、12次谐波电压远大于直流分量电压），可能影响转子一点接地保护的测量精度。 保护的输入端与转子负极及大轴连接。保护有两段出口供选用。 其保护逻辑如图一； 大负号 号 单元件横差加延时及投入转子两点接地保护机 图一 转子一点接地保护逻辑框图 二、一般信息 2.3出口跳闸定义（方式） 注：对应的保护压板插入，保护动作时发信并出口跳闸；对应的保护压板拔掉，保护动作时 只发信，不出口跳闸。

2.5 2.6投入保护 开启液晶屏的背光电源，在人机界面的主画面中观察此保护是否已投入。（注：该保护投入时其运行指示灯是亮的。）如果该保护的运行指示灯是暗的，在“投退保护”的子画面点击投入该保护。 2.7参数监视 点击进入发电机转子接地保护监视界面，可监视保护整定值，开/合电流，接地电阻计算值等信息。 三、保护动作整定值测试 3.1 动作值校正曲线的测定 在保护装置端子排接转子电压负极端子与接大轴的端子之间接一电阻箱，使电阻箱的电阻分别为5KΩ、10 KΩ，观察并记录界面上显示的测量电阻值。要求：显示电阻值清晰稳定，显示电阻与外加电阻之差应小于10%。 模范现场运行工况，接入专用转子一点接地测试装置，在此模拟测试装置的正极和负极之间加入一直流电压，设置接地电阻0KΩ、5KΩ、10 KΩ，设置接地方式负极接地、正极接地，观察界面显示的测量电阻值，要求：显示电阻值清晰稳定，显示电阻与外加电阻之差应小于10%。 如果测量精度不满足，需检查调整硬件，重新测试。 电阻小于整定值时，保护动作，记录动作电阻。 注：该保护在现场接入后需重新测试。在整定值那点，利用漏电流补偿，可以调整测量电阻的精度。 3.2动作时间定值测试 注：一点接地保护时间整定误差为±1秒 保护逻辑是否正确（打“√”表示）：正确□错误□ 保护出口方式是否正确（打“√”表示）：正确□错误□ 保护信号方式是否正确（打“√”表示）：正确□错误□