结论：故障点零序电压与α成正比，故障点离中性 点越远，零序电压越高。
7.4
发电机定子绕组单相接地保护
在机端接地时： U E k 0 A
U 在中性点处接地时： k 0 0
7.4
发电机定子绕组单相接地保护
保护构成：1）反映零序电压保护原理接线
缺点：保护在离中性点附近接地存在动作死区。
U 0.op
K rel
定子绕组匝间短路保护动作电压； 可靠系数，可取0.8；
U 0.min 匝间短路时最小的纵向零序电压。
根据运行经验，二次动作电压可取2.5~3V。
7.3
发电机匝间短路保护
7.3.3反应转子回路2次谐波电流的匝间短路保护 原理：匝间短路在转子绕组中产生2次谐波电流 ， 利用此特点构成保护。
7.4
发电机定子绕组单相接地保护
提高保护灵敏度措施： 1）加装3次谐波滤过器。 2）高压侧中性点直接接地电网中,利用保护延时躲 过高压侧接地故障。 3）高压侧中性点非直接接地电网中，利用高压侧接 地出现的零序电压闭锁或者制动发电机接地保护。 注意：在中性点附近接地仍有5%的死区。
7.4
发电机定子绕组单相接地保护
7.4.1反应基波零序电压的接地保护

处每相对地电压为：
7.4
发电机定子绕组单相接地保护
U ( 1 ) E AG A
E U E BG B A
E U E CG C A
故障点零序电压：
1 U k 0 a (U AG U BG U CG ) E A 3
7.4
发电机定子绕组单相接地保护
定子绕组单相接地的危害： 1）接地电流会产生电弧，烧伤铁芯，使定子绕 组铁芯叠片烧结在一起，造成检修困难。 2）接地电流会破坏绕组绝缘，扩大事故，若一 点接地未及时发现，很有可能发展成绕组的匝间 或相间短路故障，严重损伤发电机。
7.4
发电机定子绕组单相接地保护
接地电流允许值：
7.3 发电机匝间
短路保护
7.3
发电机匝间短路保护
在容量较大的发电机中，每相绕组有两个 并联支路，每个支路的匝间或支路之间的短路 称为匝间短路故障。由于纵差保护不能反映同 一相的匝间短路，当出现同一相匝间短路后， 如不及时处理，有可能发展成相间故障，造成 发电机严重损坏，因此，在发电机上应该装设 定子绕组的匝间短路保护 。
机端3次谐波电压：
中性点3次谐波电压： U
N ..3
E3
CG 2C S 2(CG C S )
U s.3 CG 比值： U C 2C 1 N .3 G S
结论：正常运行时，机端3次谐波电压总是小于中 性点3次谐波电压。
7.4
发电机定子绕组单相接地保护
2、定子绕组单相接地时3次谐波电压的分布
7.3
发电机匝间短路保护
正常运行、三相对称短路及系统振荡时，发电机 定子绕组三相电流对称，保护不会动作。 发电机不对称运行或不对称短路时：转子回路中将 出现2次谐波电流。为了避免保护的误动，采用负序 功率方向继电器闭锁的措施。
7.3
发电机匝间短路保护
原因：匝间短路时的负序功率方向与不对称运行 时或发生不对称短路时的负序功率方向相反。
发电机额定电压 （KV) 6.3 10.5 13.8~15.75 发电机额定容 量（MW) ≤50 50~100 125~200 接地电流允许 值（A) 4 3 2
18~20
300
1
当发电机接地故障电流大于允许值时，应装设 有选择性接地保护。
7.4
发电机定子绕组单相接地保护
对大中型发电机定子绕组单相接地保护的基本要 求： 1）绕组有100%的保护范围。 2）当发生经过渡电阻接地故障时，保护应有足够灵 敏度。
7.3
发电机匝间短路保护
正常运行或外部短路时，每一分支绕组供出 该相电流的一半，流过中性点连线的电流只是不 平衡电流，故保护不动作。
7.3
发电机匝间短路保护
动作电流: I op (0.2 ~ 0.3)I GN
nTA 0.25I GN / 5 电流互感器变比：
缺点:1)单相分支匝间短路的短接的匝数较少时， 存在动作死区。 2) 同相两分支间匝间短路，当短路点位置差 别较小时，也存在死区。
7.3
发电机匝间短路保护
7.3.2
反映零序电压的匝间短路保护
大容量发电机其结构紧凑，无法装设横差保护。 发电机中性点一般不直接接地，正常运行发电 机三相机端与中性点之间的电动势是平衡；当发 生定子绕组匝间短路时，部分绕组被短接，机端 三相电动势不平衡，出现纵向零序电压。 因定子绕组匝间短路会出现纵向零序电压，正 常运行或定子绕组出现其他故障纵向零序电压几 乎为零，因此，通过反应发电机三相对中性点的 纵向零序电压可以构成匝间短路保护。
有
U N .3 E3 ,U s.3 (1 ) E3
U s.3 1 其比值为： U N .3
7.4
发电机定子绕组单相接地保护
结论：
50%,U s.3 U N .3 50%,U s.3 U N .3
7.4
发电机定子绕组单相接地保护
零序电压随α变化特性：
7.4.2 反应基波零序电压和3次谐波电压构成的发电 机定子100%接地保护 在发电机相电势中，除基波之外，还含有一 定分量的谐波，其中主要是3次谐波，3次谐波值 一般不超过基波10%。 1、正常运行时定子绕组中3次谐波电压分布
7.4
发电机定子绕组单相接地保护
U s 3 E3 CG 2(CG C S )
7.3
发电机匝间短路保护
发电机内部或外部单相接地故障时，机端三相 对地之间会出现零序电压。但与匝间短路情况是不 一样。为检测发电机的匝间短路，必须测量纵向零 序电压，为此应装设专用电压互感器。电压互感器 的一次侧星形中性点直接与发电机中性点相连接。 专用电压互感器的开口三角侧的电压仅反应纵 向零序电压，而不反应机端对地的零序电压。
7.4
发电机定子绕组单相接地保护
总结：1）正常情况机端3次谐波小于中性点处3次 谐波电压；
2）当离中性点处不足50%的范围内接地，机端3次 谐波电压大于中性点处3次谐波电压 。
3）原理：利用机端3次谐波电压作为动作量，利用
中性点处3次谐波电压作为制动量，构成接地保， 越靠近中性点保护越灵敏。可与其它保护一起构成 发电机定子100%接地保护。
7.3
发电机匝间短路保护
特点：发电机定子绕组匝间短路时，机端会出现负 序电压、负序电流及负序功率，且负序功率的方向 是从发电机内部流向系统。 外部不对称故障，负序功率与匝间短路方向相反。 外部不对称故障负序功率方向动作，闭锁保护。
7.3
发电机匝间短路保护
零序动作电压：U0.op KrelU0.min
7.3
发电机匝间短路保护
7.3.1 横联差动保护
保护装设了3次谐波滤过器，降低保护动作 电流，提高灵敏度。
7.3
发电机匝间短路保护
切换片正常运行时投1-2位置,保护不带延时。 转子一点接地时，投1-3位置，保护带延时，为 转子两点接地故障做好准备。
7.3
发电机匝间短路保护
定子绕组匝间短路时，故障相绕组的两个分支 的电势不相等，因而在定子绕组中出现环流，该 电流大于保护的动作电流，则保护动作。