利用零序电流构成的定子接地保护

7.3.2　利用零序电流构成的定子接地保护

对直接连接在母线上的发电机，当发电机电压网络的接地电容电流大于表7.1的允许值时，不论该网络是否装有消弧线圈，均应装设动作于跳闸的接地保护。当接地电容电流小于允许值时，则装设作用于信号的接地保护。

在实现接地保护时，应做到当一次侧的接地电流（即零序电流）大于允许值时即动作跳闸，因此，就对保护所用的零序电流互感器提出了很高的要求。一方面是正常运行时，在三相对称负荷电流（常达数千安培）的作用下，在二次侧的不平衡输出应该很小，另一方面是接地故障时，在很小的零序电流作用下，在二次侧应有足够大的功率输出，以使保护装置能够动作。

零序电流互感器的等效回路如图7.10所示（各参数均折合到二次侧），其中Z′₁为一次绕组的漏抗，Z′_L为励磁阻抗，Z₂代表二次绕组的漏抗和所接继电器阻抗之和。当一次电流I′₁一定时，电流互感器的输出视在功率为

图7.10　零序电流互感器的等效回路

输出最大视在功率的条件应为，解此方程式得Z₂＝Z′_L，因此，最大视在功率为

由此可见，尽量提高零序电流互感器的励磁阻抗，然后设计选取继电器的阻抗，使Z₂＝Z′_L，就可以提高保护的灵敏度。

目前我国采用的是用优质高导磁率硅钢片做成的零序电流互感器，其磁化曲线起始部分的导磁率很高，因而在很小的一次电流作用下，就具有较高的励磁阻抗和二次输出视在功率，能满足保护灵敏性的要求，而结构并不复杂。随着静态继电器的广泛应用，这一问题将能得到更好的解决。

接于零序电流互感器上的发电机零序电流保护，其整定值的选择原则如下。

（1）躲过外部单相接地时，发电机本身的电容电流以及由于零序电流互感器一次侧三相导线排列不对称，而在二次侧引起的不平衡电流。

（2）保护装置的一次动作电流应小于表7.1规定的允许值。

（3）为防止外部相间短路产生的不平衡电流引起接地保护误动作，应在相间保护动作时将接地保护闭锁。

（4）保护装置一般带有1～2s的时限，以躲开外部单相接地瞬间，发电机暂态电容电流（其数值远较稳态时的3U_φωC_0f为大）的影响。因为如果不带时限，则保护装置的启动电流就必须按照大于发电机的暂态电容电流来整定。

当发电机定子绕组的中性点附近接地时，由于接地电流很小，保护将不能启动，因此零序电流保护不可避免的存在一定的死区。为了减小死区的范围，就应该在满足发电机外部接地时动作选择性的前提下，尽量降低保护的启动电流。