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1、7.7.1 发电机励磁回路一点接地保护发电机励磁回路一点接地保护1 直流电桥式发电机励磁回路一点接地保护直流电桥式发电机励磁回路一点接地保护利用电桥原理构成的一点接地保护原理如图所示：利用电桥原理构成的一点接地保护原理如图所示：励磁绕组励磁绕组LE对地绝缘电阻为分布参数，此对地绝缘电阻为分布参数，此分布电阻用位于励磁绕组中点的集中电阻分布电阻用位于励磁绕组中点的集中电阻Ry表示。表示。在正常情况下，调节外接电阻在正常情况下，调节外接电阻R1和和R2，使，使流过继电器流过继电器K的不平衡电流最小，并使继电的不平衡电流最小，并使继电器的动作电流大于这一不平衡电流。器的动作电流大于这一不平衡电流。当
2、励磁绕组上某一点当励磁绕组上某一点d经过过渡电阻经过过渡电阻Rf接地时如接地时如右图所示：右图所示：此时流过继电器此时流过继电器KA的电流由故障点的位置和过渡的电流由故障点的位置和过渡电阻的大小决定。电阻的大小决定。为消除励磁绕组中点附近发生故障时保护装置的为消除励磁绕组中点附近发生故障时保护装置的死区，串联接入非线性电阻死区，串联接入非线性电阻Rn1：当电压升高时，：当电压升高时，Rn1下降；反之则下降；反之则Rn1上升。从而随励磁电压的变上升。从而随励磁电压的变化时刻改变电桥平衡条件，在某一电压下的死区，化时刻改变电桥平衡条件，在某一电压下的死区，在另一电压下变为动作区减小了拒动几率。在另
3、一电压下变为动作区减小了拒动几率。2 叠加交流电压式发电机励磁回路一点接地保护叠加交流电压式发电机励磁回路一点接地保护利用导纳继电器的叠加交流电压式一点接地保护原理如图所示：利用导纳继电器的叠加交流电压式一点接地保护原理如图所示：L、C组成组成50Hz带通滤波器，带通滤波器，其中电容其中电容C还起着隔离直流的还起着隔离直流的作用。作用。励磁回路的对地分布电导和励磁回路的对地分布电导和电容以集中参数电容以集中参数 和和 来表示。其中来表示。其中Ry时励磁回路对地绝缘电阻，时励磁回路对地绝缘电阻，Cy是对地电容，是对地电容，Xy则是相应则是相应的对地容抗。的对地容抗。1 50Hz交流电压交流电压U
4、经附加电阻经附加电阻Rb以及滤波器的以及滤波器的L、C和变流器和变流器TAA1的一的一次绕组次绕组W1叠加到励磁绕组与地之间，构成测量回路。且通过测量回路的叠加到励磁绕组与地之间，构成测量回路。且通过测量回路的电流用电流用I表示。表示。2 同时交流电压同时交流电压U还加到整定电阻还加到整定电阻Rm和和Rn，变流器，变流器TAA1的一次绕组的一次绕组W2和变流器和变流器TAA2的一次绕组的一次绕组W3和和W4所构成的整定回路上。且流过回路的所构成的整定回路上。且流过回路的电流用电流用Im和和In表示。表示。设设TAA1和和TAA2的每一个一次绕组对二次绕组的匝数比均为的每一个一次绕组对二次绕组的
5、匝数比均为n，并将，并将漏抗略去不计，漏抗略去不计，W2和和W3、W4的有效电阻归入的有效电阻归入Rm和和Rn之中，规定保之中，规定保护装置的动作条件为：护装置的动作条件为：用导纳可表示为：用导纳可表示为：动作边界条件为：动作边界条件为：式中的式中的Y是下图中的是下图中的G、E两端的测量导纳。此导纳随着励磁绕组两端的测量导纳。此导纳随着励磁绕组的对地电纳的对地电纳gy和对地电容和对地电容Cy而变化。其轨迹如图所示：而变化。其轨迹如图所示：保护装置的动作边界在导纳平面保护装置的动作边界在导纳平面上是一个圆，圆心在上是一个圆，圆心在g轴上轴上 处，半径为处，半径为 。 和和 整定导纳整定导纳由由
6、和和 决定的圆决定的圆整整定圆定圆叠加交流电压式一点接地保护的等效电路如叠加交流电压式一点接地保护的等效电路如图所示，图中阻抗图所示，图中阻抗Zb为由为由G、E两点看到的两点看到的除除Cy、Ry外的电流外的电流I回路的所有阻抗，而且回路的所有阻抗，而且Zb是常数。是常数。设法使设法使Zb为纯电阻为纯电阻Rb，当，当 时，时，对地测量导纳的临界动作轨迹为一圆：对地测量导纳的临界动作轨迹为一圆：圆心：圆心：半径：半径：Rb是保护装置参数，是可调的已知数，是保护装置参数，是可调的已知数，只要选定励磁回路接地保护的整定值只要选定励磁回路接地保护的整定值 ，就可以根据，就可以根据Yc和和Yr作出对应的对
7、地测作出对应的对地测量导纳圆。因为这种导纳圆是对某一个量导纳圆。因为这种导纳圆是对某一个不变的导纳不变的导纳 而言的，所以称为而言的，所以称为等电导圆等电导圆。如右图所示，其中间的实线。如右图所示，其中间的实线圆为圆为 的整定圆。的整定圆。3 切换采样式发电机励磁回路一点接地保护切换采样式发电机励磁回路一点接地保护一种切换采样式一点接地保护原理图如右图所示：一种切换采样式一点接地保护原理图如右图所示：Rg过渡电阻；过渡电阻；R1、R2负负载电阻；载电阻；E叠加电压；叠加电压；K电子开关，以某一固定频率开合改电子开关，以某一固定频率开合改变电路参数，保护检测在变电路参数，保护检测在K闭合和闭合和
8、打开的过程中的电流打开的过程中的电流Ig； 定子负载点到故障点的绕组电压；定子负载点到故障点的绕组电压；定义当定义当K闭合时的电流闭合时的电流 ，K打开时的电流打开时的电流K闭合时：闭合时：K打开时：打开时：优点：优点：切换采样式转子一点接地保护灵敏度不受故障点位置的变化切换采样式转子一点接地保护灵敏度不受故障点位置的变化而变化，不受分布电容的影响，同时在启、停机时也能实施保护。而变化，不受分布电容的影响，同时在启、停机时也能实施保护。7.7.2 反应发电机定子电压二次谐波分量的励磁反应发电机定子电压二次谐波分量的励磁回路两点接地保护回路两点接地保护这种发电机转子两点接地及匝间短路保护基于反应
9、发电机定子电压二这种发电机转子两点接地及匝间短路保护基于反应发电机定子电压二次谐波分量的原理。当发电机转子绕组两点接地或匝间短路时，气隙次谐波分量的原理。当发电机转子绕组两点接地或匝间短路时，气隙磁通分布的对成型遭到破坏，出现偶次谐波，发电机定子绕组每相感磁通分布的对成型遭到破坏，出现偶次谐波，发电机定子绕组每相感应电势也就出现了偶次谐波分量。因此利用定子电压的二次谐波分量，应电势也就出现了偶次谐波分量。因此利用定子电压的二次谐波分量，就可以实现转子两点接地及匝间短路保护。就可以实现转子两点接地及匝间短路保护。通过分析可以发现转子侧发生两点接地或匝间短路故障在定子侧形成通过分析可以发现转子侧发生两点接地或匝间短路故障在定子侧形成的二次谐波电压的相序和发电机外部不对称短路产生的负序电流所的二次谐波电压的相序和发电机外部不对称短路产生的负序电流所 形成的定子二次谐波电压相序相反。利用此特征可以实现灵敏度更高形成的定子二次谐波电压相序相反。利用此特征可以实现灵敏度更高的转子两点接地保护。的转子两点接地保护。
