1000MW機組為特大容量的發電機組，特大容量機組的損壞或運行中突然跳閘，將造成很大的經濟損失，且對電力系統造成較大的沖擊。因此，為確保特大容量發變組的安全、經濟運行，對其配置安全完整、性能良好、動作可靠、構成合理的繼電保護裝置是非常必要的。

　　000MW機組的主要特點1000MW機組的主要特點及其對保護的影響主要有以下幾點：機組由于價值更高，相應損壞后維修成本很高。因此，要求保護更加靈敏、快速，如能實現大型機組在停機狀態或起、停機過程中的定子接地故障保護、轉子接地故障保護等。

　　容量很大，停電損失巨大。停電1h即100萬度電。假設上網電價0.3元/度，即每小時損失30萬元人民幣。因此，要求保護更加安全、可靠。

　　主變壓器因重量大、體積大、運輸難度高等原因，通常采用單相變壓器。因此主變相間故障的幾率大為降低，接地短路的幾率相對增加，有必要加強這方面的保護。零序差動保護對于變壓器高壓繞組的接地故障表現出很高的靈敏度，受涌流的影響也小。在縱差保護對高壓繞組單相接地靈敏度不夠時可配置零差保護。

　　發電機容量增加后，主回路額定電流越來越大，CT參數也相應大幅提高，導致CT選擇和設計時要更加全面；故障電流增加，CT飽和情況更加嚴重，差動保護需考慮CT嚴重飽和時保護的動作特性。

　　定子繞組多采用水內冷。由于機械損傷或發生漏水等原因，導致發電機中性點附近的定子繞組發生單相接地是完全存在的。發電機單相接地后，由于電容電流引起的間歇性電弧，將有可能對發電機定子鐵芯等部件嚴重灼傷。如果這種發電機單相接地不能及時發現并處理，將引發匝間短路、相間短路或兩點接地短路等，從而嚴重損壞發電機定子線圈等部件。大型發電機由于材料利用率高，結構緊湊，發生定子鐵芯等部件嚴重灼傷或定子線圈損壞等故障后，修復將變得十分困難。

　　該工程選用東方電機股份有限公司生產的QFSN-1039-2-27型發電機，采用自并勵靜止勵磁系統，由三臺并接于發電機機端的單相勵磁變（容量約為3X3300kVA）作為勵磁電源，經可控硅整流后供給發電機磁場電流。機組以發電機一主變壓器組單元接線接入500kV系統，500kV配電裝置為屋內GIS，雙母線接線。主變壓器為三臺單相變壓器，高壓側中性點直接接地。3主變壓器零序差動保護的配置該工程主變壓器采用三臺單相變壓器，容量為380MVA，高壓側接入500kV升壓站。單相變壓器繞組的短路類型主要是繞組對鐵芯（即地）的絕緣損壞（即單相接地短路故障），相間短路故障出現的可能性極小。變壓器縱差保護是比較變壓器高低壓相電流的差，對于變壓器相間短路故障的靈敏度很高。對于YN，d接線變壓器，當接地故障點位于高壓繞組的部分范圍內時，其故障電流在保護裝置中呈現穿越性，此時縱差保護靈敏度很低，或者根本不會動作。因此該工程主變壓器配置了零序差動保護作為變壓器的接地保護，其保護配置接線見。

　　在主變壓器高壓側發生故障時（見K1點），三相短路電流為36.68kA，兩相接地短路電流為37.49kA，單相短路電流為38.65kA.保護整定計算如下：避越外部單相接地故障時的不平衡電流：避越外部三相短路時的不平衡電流：躲過勵磁涌流產生的不平衡電流：系數，取1.5；Kap為非周期分量系數，取2；Kcc為電流互感器同型系數，取0.5；Ker為電流互感器的比誤差，取0.1；Am為由于電流互感器變比未完序號故障類型差動電流3WA制動電流作情況1外部三動2夕卜部AB相動3外部A相接地動4內部A相接地3/0.T可靠動作（說明）說明：區內故障/與/方向相反，且/總是大于/a.因此，區內單相接地故障時差動電流總是遠大于制動電流的。

　　全匹配而產生的誤差，取0.5；%為變壓器電流互感器變比，取2000/1A；/（1amax為保護區外比較大單相或兩相接地短路電流，該工程取單相接地短路電流；/（3.max為外部比較大三相短路電流；/N/a為變壓器基準側額定二次電流；為變壓器的容量；%為變壓器基準側電壓。

　　由上述計算可知，保護整定動作電流取計算結果的比較大值4.4A，遠遠大于變壓器的額定電流0.685A，其內部接地短路的靈敏度并不高。為此將保護改為比率制動式原理，采用比較大相電流制動的原理的保護裝置，其零序制動電流：=max（/A、/B、/.），制動電流取高壓側的比較大相電流作為制動電流，零序差動電流為3/0d.其保護動作情況見表1. 4發電機定子接地保護的配置對所示的發變組接線提出以下定子接地保護配置方案。

　　4.1基波零序電壓和三次諧波電壓式接地保護機端開口三角基波零序電壓，保護機端至中性點端90%95%范圍內的線圈。保護裝置由反映在發電機機端至中性點90%范圍內的基波零序電壓構成90%定子接地保護。

　　由于中性點通過的電流為零序電流，產生基波和三次諧波電壓，其中三次諧波電壓較大，經過濾波濾去基波，得到三次諧波參數，與機端開口三角三次諧波比較，來保護發電機中性點附近的10%定子繞組，從而構成對定子繞組的100%保護。

　　這種保護原理已經在工程中廣泛應用。由于不同的發電機之間有不同的三次諧波分布，定值通常需要經過進行一次側試驗后實測得到；另外三次諧波的測量位置如在中性點，在機端電壓達到標稱電壓之前檢測不到；再則三次諧波含量也部分地受到發電機運行工況的影響（如受到有功功率和無功功率的影響），因此在應用這個原理的保護時有一定的限制。

　　4.2注入式定子接地保護由于發電機存在中性點附近發生接地故障的風險，因此需要配置一套采用完全不同保護原理的裝置，以避免同原理的共性缺陷。另外，由于發電機在起動過程中或大修以后發生定子接地故障的幾率大于連續運行時，而大型機組傾向于在靜止無勵磁情況下仍有定子繞組接地保護，有必要對定子接地保護提出更高的要求，即保護的測量原理應該與發電機的運行工況無關。因此，配置了一套注入式定子接地保護。這種保護的基本原理為：在發電機的定子繞組中性點和地之間外加一個低頻交流電壓，該電壓的幅值很小（小于1%3%的發電機額定電壓）。當定子繞組發生接地故障時，通過接地電阻形成閉合環路，產生低頻的故障電流。這種測量接地故障的方法與定子繞組故障點的位置無關。并且可以在發電機運轉前可以先投入定子接地保護。為注入式定子接地保護的接線示意圖。

　　輔助電源裝置將低頻電壓加在負載電阻凡上，并通過接地變壓器，將低頻電壓信號注入到發電機定子繞組對地的零序回路中；帶通濾波器：通過20Hz低頻電壓信號，防止50Hz電壓倒灌入電源；保護裝置檢測注入的電壓、電流信號，通過保護計算判斷接地故障。

　　注入式定子接地保護可以反映定子繞組絕緣的均勻下降，起到監督絕緣老化的作用；并且不受運行工況的影響，在發電機靜止、起停過程、空載運行、并網運行、甩負荷等各種工況下，均能提供定子接地保護；保護范圍為100%，靈敏度高；受定子繞組對地電容影響?。唤拥仉娮璧膶崪y結果、電阻判據中的電阻定值為一次值，更直觀。目前國內幾大保護廠家相繼開發了外加電源式保護且已有一些良好的應用業績，多年的實際運行情況表明，保護非常靈敏、可靠，基本不需要維護。

　　4.3發電機中性點電阻選擇根據注入式定子接地保護的要求，發電機中性點接地變壓器二次側電阻要求>0.5Q，而該電阻的阻值是與發電機主變壓器主回路有關的。其選擇條件為發電機中性點經高電阻接地后，可以達到：限制過電壓不超過2.6倍額定相電壓；設計中取發電機中性點接地電阻值等于或小于發電機主變壓器回路對地容抗值。在本工程中，發電機電壓為27kV，發電機定子線圈單相對地電容為0.2096F，離相封閉母線單相對地電容為0.011 28，高廠變高壓側、主變低壓側、勵磁變高壓側繞組單相對地電容為0.034壚，所以發變組回路的總電容為0.764 64.接地電阻值選擇如下：按以往設計，接地變壓器二次側電壓一般取230V，因此接地變壓器二次側電阻值為：此變壓器二次側電阻不能滿足定子注入式保護的要求。為了滿足保護要求，將發電機中性點接地變壓器的二次側電壓設計為500V，此時二次側電阻值為1.29Q，實際取值為1.25Q.，低頻方波電壓源為25V，則注入電壓為：1.17%的發電機額定電壓，滿足保護要求。

　　5結束語對于三臺單相的主變壓器建議配置零序差動保護，采用比率制動原理時保護裝置動作更加靈敏可靠。

　　因零差保護的動作電流與變壓器的穿越電流沒有直接關系，故該保護動作電流與變壓器調壓分接頭的調整和勵磁涌流都無直接關系，因此用于發電廠主變壓器時，發電機出口是否裝設斷路器對保護裝置沒有影響，只是保護出口要多一個，用于跳發電機出口斷路器。

　　從保護整定中可見，電流互感器的同型系數對零差保護的動作電流影響較大，因此工程設計時應盡可能要求零差保護所用的電流互感器型式、變比和容量一致。

　　根據保護配置雙重化的理念，定子接地保護配置兩套不同原理的保護，一套采用零序電壓+三次諧波電壓式接地保護，另一套采用注入式定子接地保護，該保護可以兼做啟停機保護。

　　注入式定子接地保護的輸入電阻與發電機中性點接地變壓器的二次側電阻阻值的選擇有關；因此在設計中要注意一次專業與二次專業之間的配合。