发电机定子接地保护一发电机定子接地保护存在的问题目前，发电机定子接地保护的种类很多：有叠加电源式、注入电流式、零序电压式、零序电流式（采用套在发电机机端三相出线上的零序TA，提供零序电流）及双频式等等。
除了零序电流式及绝对值比较式3ω定子接地保护之外，其他定子接地保护均存在一个共同的问题：当发电机连接元件（例如，发电机母线、厂高变高压侧、主变低压侧）上发生单相接地时，接地保护均要动作。
这样，当用于主接线为扩大单元的发电机或几台公用母线的发电机上时，将失去选择性。
二提高双频式100%定子接地保护动作可靠性措施所谓双频式100%的定子接地保护，由基波零序电压式接地保护与三次谐波式接地保护构成，能检查出发电机内部的任何点的接地故障。
基波零序电压式定子接地保护，主要保护由机端向机内80～85%定子绕组的接地故障；三次谐波电压式定子接地保护，主要保护由发电机中性点向机内15～20%定子绕组的接地故障。
本节主要介绍提高3ω定子接地保护动作可靠性的措施。
目前，国内生产及运行3ω定子接地保护的构成有两类：一是绝对值比较式，另一是幅值、相位比较式。
前者只保护发电机中性点附近定子绕组的接地故障；而后者除保护发电机中性点附近定子绕组的接地故障之外，尚能保护机端附近的定子绕组接地故障。
分析及运行实践证明，为提高3ω定子接地保护的动作可靠性，应采取以下措施：1 交流输入回路不应装设熔断器及TV刀闸的辅助接点。
3ω定子接地保护是按比较机端及中性点三次谐波电压的大小、或大小及相位原理构成的。
当由于保险的熔断或刀闸辅助接点接触不良而失去机端或中性点三次谐波电压时，将致使3ω保护拒动或误动。
为此，要求机端TV三次输出回路及中性点TV（或配电变压器、或消弧线圈）二次输出回路不允许设置保险，也不允许串接隔离刀闸的辅助接点或其他接点。
另外，在中性点TV的一次回路中，也不应装设保险。
2 机端TV的三次回路及中性点TV（或配电变压器、或消弧线圈）的二次回路应满足“反措”要求为提高3ω定子接地保护的动作灵敏度，其无制动时的动作电压很小。
对于按绝对值比较原理构成的保护，其无制动时的动作电压通常0.2～0.3V；而对于按幅值、相位比较式原理构成的保护，其无制动动作电压只有0.1V。
因此，3ω定子接地保护受二次回路及其他扰动的影响相对大。
运行实践证明，3ω定子接地保护的正确动作率远比其他保护低。
为避免3ω保护输入回路中扰动的影响，要求保护用TV二次与三次回路不得公用电缆芯线，在机端TV三次回路及中性点二次回路中，不得有多点接地现象，不得与直流回路共电缆。
3 机端TV一次中性点及发电机中性点TV（或配电变压器、或消弧线圈）一次地端必须可靠接地。
由于3ω定子接地保护是按比较机端及中性点三次谐波电压的幅值和相位原理构成，因此，该两电压应有一个基础比较点（即公共点），即要求两者具有公共的地点。
运行实践及测量表明：当机端TV 一次中性点不接地或经消谐器接地（即经一个很大的电阻接地）时，中性点3ω电压与机端3ω电压之间的相位随发电机工况的变化而变化范围很大。
曾对一台机端TV 一次中性点经消谐器（即高电阻）接地、容量为125MW 汽轮发电机进行了谐波测量。
当发电机负荷由零升到满载时，机端与中性点三次谐波电压之间的相位变化了3600。
3ω接地保护经常误动。
为此，对于设计有3ω定子接地保护（特别是按幅值、相位比较式原理构成的保护）的发电机，其机端保护用TV 一次中性点及发电机中性点TV （或配电变压器、或消弧线圈）的地端，必须可靠地接在接地网上。
1 保护的动作灵敏度的整定要适当如在煤矿区、或污染较严重地区的发电机组，当发电机机端连接在电气元件（如：出线、避雷器、绝缘子等）露天设置时，3ω定子接地保护（主要指幅值、相位比较式）的动作灵敏度不宜整定得过高。
主要原因是：在煤矿区，绝缘子串上经常附着大量灰尘，厂房顶积满灰尘。
雨天（特别是刚刚开始下雨）水灰混合物沿着绝缘子串流向地面，形成水灰柱；或厂房顶部的灰水柱流向导线，从而使某相带电设备对地绝缘降低。
若3U 0及3ω定子接地保护整定得过于灵敏，可能要误动。
5 3ω定子接地保护亦应设置TV 一次断线闭锁当机端TV 一次断线时，其开口三角形两端将出现很大的基波零序电压。
此时，如果 3ω通道的基波滤过器的过滤比不很高，很大的基波零序电压，将可能致使3ω保护误动作。
另外，TV 一相断开，可能使机端的三次谐波电压发生变化，也会影响3ω保护动作的可靠性。
为此，与3U 0定子接地保护一样，3ω定子接地保护亦应设置TV 断线闭锁。
三 3U 0定子接地保护的定值整定及出口方式选择由于构成简单及动作比较可靠，3U 0定子接地保护在各种类型的发电机上得到了广泛应用。
对3U 0定子接地保护的整定，就是正确地整定其动作电压及动作延时。
1 动作电压3U 0定子接地保护的动作电压，应按躲过发电机正常工况下机端TV 开口三角的最大输出电压或中性点TV （或消弧线圈、或配电变压器）二次的最大电压来整定。
即max unb rel op U K U …………………………………………（9-11）在式（9-11）中：op U ——保护的动作电压；rel K ——可靠系数，可取2.5~3；U——最大不平衡电压。
unbmax多次实际测量知：发电机正常运行时，U一般为3~3.5V。
其中，三次谐波分量为2~2.5V，unbmax而基波分量一般为0.5~1.5V。
因此，当保护中具有滤过比较高的三次谐波滤过器时，U取5V是合理的。
op但是，对于污染较严重地区的电站，且发电机外连元件（如母线引出出线、避雷器、绝缘套等）露天装置，当天气不好时（下雨），其机端系统某相对地绝缘可能降低很多。
此时，U可取10V以上。
op2 动作延时的确定分析及运行实践证明：当发电厂主变高压侧系统（大电流系统）中发生接地短路故障时，零序电定子接地保护不正确动压可能通过主变高、低两侧绕组之间的耦合电容传递至发电机侧，可能使3U作。
为此，零序电压式定子接地保护应具有一定的动作延时，以躲过上述的影响。
定子接地保护的动作延时，应按大于主变高压侧接地故障后备保护的最长动作延时来整定。
3U一般取6~7秒。
关于3U定子接地保护的出口方式，应根据以下两个条件来决定：发电机定子绕组单相接地时流过接地点的最大接地电流及发电机的冷却方式。
当定子绕组单相接地时，如果流过接地点的最大电流大于机组的安全允许电流时，保护动作后应定子接地保护应投闸。
这是由于：当转子漏水时，作用于跳闸。
凡转子采用水内冷的发电机，其3U必然引起定子绕组接地，若不即时切除发电机，可能发展成相间短路或定子匝间短路，烧坏发电机。
水轮发电机应作用于跳闸。
这是因为水轮机的定子线棒数多，单相接地时流过接地点的电流大。
另外，水轮机启停方便，不会造成大的经济损失。
但是，对于位于特汽轮发电机组，当主变在户外且发电机与主变之间是经穿墙套管及裸体母线联定子接地保护可暂投信号。
当在厂房之下与出线套管之间设接时，为防止下雨时保护误动切机，3U置遮雨栅之后，立即改为跳闸。
四发电机出口有断路器时3ω定子接地保护的设计随着开关遮断容量的增大，为使动作方式灵活及快速切除主变内部的故障，在发电机与主变之间装设有断路器的大型发电机组越来越多。
另外，超高压系统中的水轮发电机组，为确保频繁并网断路器的安全，也多在主变低压侧装设开关，以满足频繁并网的需要。
运行实践表明，当发电机出口有断路器时，发电机在并网（用发电机出口断路器并网）前、或解列之后，3ω定子接地保护多有误动现象，特别是按幅值、相位比较原理构成的保护及断路器两侧接有对地电容时。
发电机并网前及解列后3ω保护误动的原因是：与并网运行相比，发电机并网前或解列之后，机端与发电机中性点三次谐波电压之比发生了变化。
机端及发电机中性点三次谐波电压产生的原因及大小，可以用图9-32予以说明。
3E图9-32 发电机三次谐波等值回路在图9-32中：3E ——发电机三次谐波电势；G C ——发电机定子绕组对地电容；S C ——发电机机端所连元件（出线、主变低压侧、厂高变高压侧）的对地电容；N U ω3 、S U ω3 ——分别为发电机中性点及机端的三次谐波电压；3i ——三次谐波电流。
由图9-32可以看出：机端及中性点三次谐波电压S U ω3 与N U ω3 ，除与发电机的三次谐波电势有关之外，还与机端及中性点对地电容的大小有关。
发电机并网运行时，机端对地电容为2G C 与S C 之和，S U ω3 较小，而N U ω3 较大；在发电并网前或解列之后，机端对地电容减小，当三次谐波电势不变时，SU ω3 增大而N U ω3 减小。
幅值、相位比较式三次谐波电压式定子接地保护的动作方程为N S N U K U K U K ωωω333231≥+ …………………………………（9-12）在式（9-12）中：1K 、2K ——幅值相位平衡系数； 3K ——制动系数；N U ω3 ——中性点三次谐波电压（二次值）； S U ω3 ——机端三次谐波电压（二次值）。
当3ω保护在并网后调平衡时，则03231≈+S N U K U K ωω 。
在并网之前或解列之后，由于N U ω3 减小而S U ω3 增大，使S N U K U K ωω3231 +不再等于零而为某一较大值。
又由于该保护动作整定值很小，在N U ω3 与S U ω3 之间的相对值变化很大时（特别是发电机出口开关两侧并有较大的对地电容，或开关与主变之间接有长电缆线），3ω接地保护必定误动。
为使发电机并网前及解列后3ω保护不误动，应设计两套3ω定子接地保护。
其中一套用于并网之前（在并网前额定电压下进行整定及调平衡），另一套用于并网之后（即在并网后小负荷工况下进行整定及调平衡）。
两套保护的投运应由发电机出口开关辅助接点控制，如图9-33所示。
出口或信号出口或信号断路器辅助接点图9-33 两套3ω定子接地保护的控制要求：3ω保护1在并网前进行调平衡及整定，而3ω保护2则在并网之后调平衡及定值整定。
几个电厂的运行实践表明，采用了上述措施之后，彻底解决了3ω保护并网前或解列后误动问题。
五 发电机两侧三次谐波电压变化规律及3ω定子接地保护的整定发电机中性点及机端的三次谐波电压的大小，与发电机的三次谐波电势的大小有关。
而发电机的三次谐波电势与发电机的结构有关，与定子绕组在定子槽内的分布有关，与发电机的类型有关。
此外，还与发电机的工况有关。
测量表明：并网前的发电机，机端及中性点的三次谐波电压，随发电机电压升高而升高。
并网运行的发电机，则机端及中性点的三次谐波电压随发电机的功率变化而变化。
对于水轮发电机，三次谐波电压与发电机无功有关，它随发电机无功的增大而增大，而有功的变化对其影响不大。