摘要： 100%定子接地保護對單元接線的機組比較適用， 但對于擴大單元接線的方式， 2 臺或是3 臺發(fā)電機共同接于一條母線時， 由于發(fā)電機之間的交流阻抗較小， 趨近于0， 由3Uo 和3ω 組成的100%定子接地保護缺乏選擇性。結(jié)合尼爾基發(fā)電廠的實際情況分析了目前100%定子接地保護在擴大單元接線的機組中存在的問題， 并介紹了具有選擇性的定子單相接地保護。 
　　關(guān)鍵詞： 擴大單元； 行波電流； 定子接地； 保護 

　　尼爾基水電站裝機4×62.5 MW， 發(fā)變組采用擴大單元接線方式。為防止發(fā)電機單相接地時動態(tài)過電壓的威脅， 電廠采用發(fā)電機中性點經(jīng)配電變壓器高阻接地方式， 實現(xiàn)100%定子接地保護。 

　　1 傳統(tǒng)型100%定子接地保護在尼爾基發(fā)電廠的應(yīng)用 

　　1.1 電廠當(dāng)前保護形式 

　　尼爾基發(fā)電廠電氣主接線方式為擴大單元接線，兩臺發(fā)電機共用1 條母線（見圖1）。發(fā)電機采用100%定子接地保護， 基波零序電壓3Uo 取自發(fā)電機機端電壓互感器1PT1 二次開口三角， 三次諧波電壓3ω 取自發(fā)電機機端電壓互感器1PT1 二次開口三角和中性點PT 二次側(cè)。考慮到不平衡電壓和高次諧波的干擾以及主變壓器高壓側(cè)單相接地時通過變壓器高低壓繞組耦合電容傳遞來的零序電壓， 3Uo 動作值Uop整定為5V。3Uo 保護的范圍為機端至中性點處95%范圍， 3Uo 基波零序電壓保護在發(fā)電機中性點附近存在5%的保護死區(qū)， 如果發(fā)電機定子繞組經(jīng)過渡電阻接地， 保護死區(qū)將增大。為消除基波零序電壓元件保護不到的死區(qū)， 增加了三次諧波電壓3ω 元件保護發(fā)電機中性點附近， 而且這兩部分保護有一定的重疊區(qū)， 這樣就形成了100%定子接地保護。 

　　1.2 發(fā)生接地故障時的處理 

　　由于發(fā)電機定子繞組是全絕緣的， 即中性點和機端的絕緣水平相同， 而中性點的運行電壓很低，發(fā)生絕緣擊穿定子單相接地的故障率較機端發(fā)生定子接地故障率低， 所以采用3Uo 保護動作時直接跳閘停機， 而3ω 保護動作時只發(fā)信號， 當(dāng)3ω 保護動作時采取的措施是匯報調(diào)度發(fā)電機定子接地故障信息， 同時立即轉(zhuǎn)移負荷停機， 實現(xiàn)機組平穩(wěn)停機，在處理故障時發(fā)電機一直與系統(tǒng)并聯(lián)， 頻率始終保持額定， 這樣不會產(chǎn)生嚴重的暫態(tài)過電壓， 因此不會發(fā)生相間或匝間短路的可能。 

　　2 傳統(tǒng)型100%定子接地保護存在的問題 

　　根據(jù)尼爾基發(fā)電廠的接線方式， 兩臺發(fā)電機共用1 條母線， 兩臺發(fā)電機間的交流阻抗較低， 趨近于0。如果兩臺機都在發(fā)電狀態(tài)， 當(dāng)1 臺發(fā)電機定子繞組任意一點（包括中性點和機端） 發(fā)生單向接地故障時， 本臺機組的3Uo 或3ω 保護動作， 由于兩臺機間交流阻抗非常小， 兩臺機聯(lián)系較緊密， 與這臺機有著共同母線的另一臺發(fā)電機的3Uo 或3ω保護也會動作。這樣， 當(dāng)一臺發(fā)電機定子接地后，如果是機端附近接地， 兩臺發(fā)3Uo 保護會同時動作跳閘停機； 如果是發(fā)電機中性點附近接地， 兩臺機3ω 會同時動作發(fā)信號。此時， 運行人員無法判斷是哪臺機單相接地， 處理方法只能是將這兩臺機組全部停機， 這樣就擴大了停電范圍， 從供電的安全性和可靠性角度出發(fā)是不利的。因此擴大單元接線的機組采用通用的100%定子接地保護是不合適的，缺乏選擇性， 不能區(qū)分是區(qū)內(nèi)故障還是區(qū)外故障。 

[$page]　　3 意見與建議 

　　鑒于以上提出的擴大單元接線的發(fā)電機采用傳統(tǒng)的100%定子接地保護缺乏選擇性， 現(xiàn)提出以下幾種具有選擇性的100%定子接地保護方式。 

　　3.1 行波方向保護 

　　圖1 中， 兩臺發(fā)電機G1、G2 都在發(fā)電的情況下， 當(dāng)發(fā)電機G1 內(nèi)部故障或TA1 下側(cè)K1 點發(fā)生單相接地故障， 故障點電壓突變到0， 這個突變過程將引起暫態(tài)零序電流行波， 行波的傳播方向， 首半波自下向上流過TA1。當(dāng)電流行波達到母線后， 由于主變壓器的波阻抗很大， 行波電流主要流向非故障發(fā)電機G2， 流向為自上向下通過TA2， 此首半波行波電流傳