斯坦福发电机定子绕组单相接地的特点

斯坦福发电机定子绕组单相接地的特点
斯坦福的发电机，其中性点都是不接地或经消弧线圈接地的，因此，当发电机内部单相接地时，流经接地点的电流仍为发电机所在电压网络（即与发电机有直接电联系的各元件）对地电容电流之总和，而不同之处在于故障点的零序电压将随发电机内部接地点的位置而改变。
图1发电机定子绕组单相接地故障电压电流分布
如图1：假设a相接地发生在定子绕组距中心点a处，a表示由中心点到故障点的绕组占全部绕组匝数的百分数，则故障点各相电势为aea、aeb、aec
而各相对地电压分别为：
uad=0
ubd=aeb-aea
ucd=aec-aea
因此，故障点的零序电压为
ud0(a)=（uad+ubd+ucd）=-aea3
上式表明，故障点的零序电压等于故障相的电势，再反一个方向，但是前面要乘一个a，说明发电机定子绕组单相接地时，故障点的零序电压将随着故障点位置的不同而改变。同样我们也可以求出发电机的零序电容电流和网络的零序电容电流分别为
&f=j3wc0 fu&
d0(a)=-j3wc0 fae&aj3wc0lu&
d0(a)=-j3wc0lae&a
则故障点总的接地电流即为
d(a)=-j3w(c0f+c0l)ae&a
当发电机内部单相接地时，实际上无法直接获得故障点的零序电压ud0（a），而只能借助于机端的电压互感器来进行测量。机端各相的对地电压分别为
uad=（1-a）ea
ubd=eb-aea
ucd=ec-aea
由此可求得机端的零序电压为
ud0=1/3uad+ubd+ucd=-aea=ud0（a）
由于取得了零序电流和零序电压，因此我们可以利用零序电流构成定子接地保护，也可以利用零序电压构成定子接地保护。但是无论是零序电流和零序电压的接地保护，对定子绕组都不能达到100%的保护范围。这对于大容量的机组而言，由于振动较大而产生的机械损伤或发生漏水等原因，都可能使靠近中性点附近的绕组发生接地故障。如果这种故障不能及时发现或消除，则一种可能是进一步发展成匝间或相间短路；另一种可能是如果又在其它地点发生接地，则形成两点接地短路。
这两种结果都会造成发电机的严重损坏，因此，对大型发电机组，特别是定子绕组用水内冷的机组，应装设能反应100%定子绕组的接地保护，100%定子接地保护装置一般由两部分组成，即是利用三次谐波电压和基波零序电压配合工作。其中三次谐波电压构成的接地保护可以反应发电机绕组中a＜50%范围以内的单相接地故障，且当故障点接近于中性点时，保护的灵敏性越高；而利用基波零序电压构成的接地保护，则可以反应a＞15%以上范围的单相接地故障，且当故障点越接近于发电机出线端时，保护的灵敏性越高。因此，利用三次谐波电压比值和基波零序电压的组合，构成了100%的定子接地保护。