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近年来,随着发电机容量的不断增加,大型发电机针对定子接地保护提出了更高的要求。越来越多的大型发电机装设100%注入式定子接地保护,以提高灵敏度一致性和防止发电机起停时发生故障,本文通过在电厂的实际设计和现场的保护调试,对发电机定子接地保护的方案进行了研究,通过对比分析发电机中性点接地方式对保护的影响,以及配电变压器参数对测量电阻的影响,从外加电源注入频率的选择,基波零序电压和三次谐波电压的不足之处提出了改进方法。 论文对西门子设备的定子接地保护进行了深入的解析,指出影响其可靠性和灵敏性的因素,提出了增加零序电流保护以弥补单一零序电压的存在的保护死区,通过零序电压和零序电流组合形成的零序功率方向保护,可以改善保护在扩大单元上应用的选择性。 对三次谐波电压定子接地保护提出增加启动值自动修正功能,通过实测发电机在全载和半载有功出力时的三次谐波电压值来实现这个修正,同时引入正序电压作为启动条件,通过定义发电机最小有功出力和最低的正序电压值限定有效范围,以防止误动。 论文对西门子注入式保护进行了详细的理论分析,分析了注入式定子接地保护的优点,对发电机中性点经消弧线圈接地和经配电变压器高阻接地两种接地方式应用的优缺点进行了比较,分析了灵敏度。由于注入式保护的原理是计算接地电阻,但接地电阻并不能直接反应故障对定子铁芯的破坏力,接地电流才是直接因素,因此,除了计算接地电阻,提出引入接地电流的概念,通过电阻判据和接地故障电流限制组成的复合判据提高判别定子接地保护,可以通过故障电流超过安全电流时才发跳闸指令,从而减少保护的误动。 对于高压系统侧接地时,升压变压器耦合电容会引起定子接地保护误动,而增加的负载电阻的安装也会影响定子接地保护的灵敏性。通过对发电机注入式定子接地保护负载电阻的安装位置及大小进行计算,分析出负载电阻的选择和安装对发电机定子接地保护的影响,提出了结合机组运行特点的优化解决方案。 论文提出的零序电流的限制功能,三次谐波电压启动值修正等功能,以及对负载电阻的选择也开始在实际的运行中得到了验证,取得了良好的效果,提高了保护的灵敏度和可靠性增强了发电机的安全特性。