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摘要： 100%定子接地保护对单元接线的机组比较适用， 但对于扩大单元接线的方式， 2 台或是3 台发电机共同接于一条母线时， 由于发电机之间的交流阻抗较小， 趋近于0， 由3Uo 和3ω 组成的100%定子接地保护缺乏选择性。结合尼尔基发电厂的实际情况分析了目前100%定子接地保护在扩大单元接线的机组中存在的问题， 并介绍了具有选择性的定子单相接地保护。
关键词： 扩大单元； 行波电流； 定子接地； 保护
尼尔基水电站装机4×62.5 MW， 发变组采用扩大单元接线方式。为防止发电机单相接地时动态过电压的威胁， 电厂采用发电机中性点经配电变压器高阻接地方式， 实现100%定子接地保护。
1 传统型100%定子接地保护在尼尔基发电厂的应用
1.1 电厂当前保护形式
尼尔基发电厂电气主接线方式为扩大单元接线，两台发电机共用1 条母线（见图1）。发电机采用100%定子接地保护， 基波零序电压3Uo 取自发电机机端电压互感器1PT1 二次开口三角， 三次谐波电压3ω 取自发电机机端电压互感器1PT1 二次开口三角和中性点PT 二次侧。考虑到不平衡电压和高次谐波的干扰以及主变压器高压侧单相接地时通过变压器高低压绕组耦合电容传递来的零序电压， 3Uo 动作值Uop整定为5V。3Uo 保护的范围为机端至中性点处95%范围， 3Uo 基波零序电压保护在发电机中性点附近存在5%的保护死区， 如果发电机定子绕组经过渡电阻接地， 保护死区将增大。为消除基波零序电压元件保护不到的死区， 增加了三次谐波电压3ω 元件保护发电机中性点附近， 而且这两部分保护有一定的重叠区， 这样就形成了100%定子接地保护。
1.2 发生接地故障时的处理
由于发电机定子绕组是全绝缘的， 即中性点和机端的绝缘水平相同， 而中性点的运行电压很低，发生绝缘击穿定子单相接地的故障率较机端发生定子接地故障率低， 所以采用3Uo 保护动作时直接跳闸停机， 而3ω 保护动作时只发信号， 当3ω 保护动作时采取的措施是汇报调度发电机定子接地故障信息， 同时立即转移负荷停机， 实现机组平稳停机，在处理故障时发电机一直与系统并联， 频率始终保持额定， 这样不会产生严重的暂态过电压， 因此不会发生相间或匝间短路的可能。
2 传统型100%定子接地保护存在的问题
根据尼尔基发电厂的接线方式， 两台发电机共用1 条母线， 两台发电机间的交流阻抗较低， 趋近于0。如果两台机都在发电状态， 当1 台发电机定子绕组任意一点（包括中性点和机端） 发生单向接地故障时， 本台机组的3Uo 或3ω 保护动作， 由于两台机间交流阻抗非常小， 两台机联系较紧密， 与这台机有着共同母线的另一台发电机的3Uo 或3ω保护也会动作。这样， 当一台发电机定子接地后，如果是机端附近接地， 两台发3Uo 保护会同时动作跳闸停机； 如果是发电机中性点附近接地， 两台机3ω 会同时动作发信号。此时， 运行人员无法判断是哪台机单相接地， 处理方法只能是将这两台机组全部停机， 这样就扩大了停电范围， 从供电的安全性和可靠性角度出发是不利的。因此扩大单元接线的机组采用通用的100%定子接地保护是不合适的，缺乏选择性， 不能区分是区内故障还是区外故障。
[$page] 3 意见与建议
鉴于以上提出的扩大单元接线的发电机采用传统的100%定子接地保护缺乏选择性， 现提出以下几种具有选择性的100%定子接地保护方式。
3.1 行波方向保护
图1 中， 两台发电机G1、G2 都在发电的情况下， 当发电机G1 内部故障或TA1 下侧K1 点发生单相接地故障， 故障点电压突变到0， 这个突变过程将引起暂态零序电流行波， 行波的传播方向， 首半波自下向上流过TA1。当电流行波达到母线后， 由于主变压器的波阻抗很大， 行波电流主要流向非故障发电机G2， 流向为自上向下通过TA2， 此首半波行波电流传
