引言
发电机定子接地是指发电机定子绕组电路和与定子绕组电路直接相连的单相接地短路，通常由定子绕组绝缘损坏引起，发电机定子接地保护是反映上述单相接地故障的主要保护[1-2]。由于大多数发电机采用中性点不接地或消弧线圈接地方式，具有一般非接地系统单相接地短路的特点，接地电流为容性，值为发电机所在电压等级网络各部件对地电容电流之和[3]。区别在于，当发电机定子绕组发生单相接地故障时，发电机端三相电压不对称，接地相电压最低，非接地相电压升高，故障点的零序电压随发电机内部接地点的位置而变化[4]。当发电机中性点附近发生单相接地故障时，零序电压最小；当发电机端附近发生单相接地故障时，零序电压最大，其值达到发电机相电压[5]。
1设备概述
1.1发电机
某电厂4号发电机为上海汽轮发电机厂生产的水一氢一氢冷却、隐极式、三相同步汽轮发电机。其型号为QFSN-600-2，额定功率为600MW，于2009年9月投产。发电机额定电压为20kV，额定电流为19245A。发电机定子绕组为600°带、三相、双绕组、双支路并联，采用Y连接，为F级绝缘，励磁方式为自并励磁和静止励磁。发电机出线通过分相封闭母线连接到升压变压器的低压侧，发电机出口没有断路器。
1.2定子接地保护
(1)基波零序电压(3U0)定子接地保护，保护范围为从机端到机内90％定子绕组单相接地故障可与三次谐波定子接地保护结合，形成发电机100％定子接地保护。保护接入3U0电压，取自发电机端PT开口三角绕组两端。
(2)三次谐波电压(3)ω）定子接地保护，保护范围为发电机中性点向机内20％左右定子绕组单相接地故障与基波零序电压(3U0)定子接地保护结合形成100％定子接地保护。三次谐波电压(3)ω）定子接地保护，根据比较发电机中性点和三次谐波电压的大小和相位。3OJ取自发电机PT自产零序三次谐波和发电机中性点单相接地变压器的二次电压。基波零序电压（3U0）定子接地保护跳闸、三次谐波电压（3次谐波电压ω）定子接地保护投信号。
2事件概述
2.1第一次保护动作
4号机组启动发电机施压后，灭磁开关跳闸，励磁调节柜面板显示“磁场开关外跳闸”报警，发变组保护C柜发出“启停机”和“发电机3”ω定子接地保护动作，灭磁开关跳闸。故障时3U0达到27.7.7V，推断发电机中性点附近有接地故障，故障录波器未启动。
发变组保护A柜不动作。在发变组故障录波屏中检查故障录波器记录，可见发电机三相电压平衡，无明显接地故障特征。因此，可以判断发变组保护C柜有误操作的可能。
当日07：02、4号发电机再次施压后，发变组保护C柜“启停机”和“发电机3”ω“定子接地保护”再次动作，灭磁开关跳闸，3U0动作时值降至8.319V，停机后检查。
2.2初步检查情况
（1）检查保护装置。“启停机”保护电压信号电缆、中性点接地变电阻和本体电压信号电缆正常验证，电缆绝缘合格；中性点接地变本体绝缘、直阻、接地电阻正常；接地变高压侧220V交流电压试验，二次侧电压正常，判断信号采集正常。传动发变组保护C柜“启停机”保护，确认设备正常运行。
(2)打开发电机端和中性点出线盒，发现套管和母线无明显故障痕迹。CT电缆槽盒内部的CT二次线有腐蚀痕迹，用绝缘胶带重新包裹。测量发电机绝缘为2MΩ，不合格。
(3)检查发电机出线至封闭母线接线箱无放电迹象，励磁变高压侧进线无异常。
（4）开启发电机出线接头和中性点接头后，测量发电机出口封闭母线（封闭母线避雷器、4号主变低压侧、4号厂高变高压侧、4号公共变高压侧、4号励磁变高压侧），地面绝缘为500MQ（使用2500V摇表）。
（5）对发电机进行直流耐压试验，将电压升至直流40kV（额定值2倍），发现三相泄漏电流基本平衡（A，B，CC三相泄漏电流分别为40µA，41µA，40µA)，试验数据无异常，三相绕组正常。
2.3再次启动升压试验
当日15：55、将4号励磁系统的起励电压降至4.5kV左右，定速3000r／rain，准备升压试验。16.：10.当发电机升压至9.4kV时，发变组保护C柜“启停机”和“发电机309定子接地”再次保护，灭磁开关跳闸。17：23.更换4号发变组保护C柜DGT-801装置的CPUA板、CPUB板和测量板。当发电机电压升至8.1kV时，发变组保护C柜再次发送“启停机”和“发电机3”ω，“定子接地”动作信号，灭磁开关跳闸。
3停机检查处理情况
通过观察、试验等方法，逐渐接近故障点，查找步骤如下：
(1)发电机保护动作跳闸后，检查发变组系统一次设备无明显故障点。
(2)检查检查保护装置，排除保护误动。
(3)故障数据分析。故障时的录波数据，包括故障时的零序电压，以及故障时的各相电压、电流。
发变组一次系统(包括发电机、出口PT)、避雷器、封闭母线、主变压器、励磁变压器、高工厂变压器）进行绝缘和电气试验。确定发电机不直接接地，属于间接接地，判断发电机内部故障点。检查发电机的氢气排放情况和转子泵送情况。打开发电机引线箱的人孔，发现底座下方定子中性点套管积油严重（约10公斤）；发电机内部电气支撑绝缘部件表面也有污渍，未发现明显放电痕迹。发电机内部擦拭干净后，发电机定子绝缘由处理前的2M处理Ω处理后变成4.03G左右Ω，远高于规程标准≮20MΩ。电气试验合格。经本次检查处理，推断发电机故障原因为油污水蒸气。
4原因分析
（1）根据定子接地保护原理和保护动作信号分析，故障点应在发电机中性点附近。最后，在这里找到故障点，与保护动作一致。
（2）对清洗后的积油（润滑油）进行介电强度试验，在10kV电压下被击穿，而新油在25kV电压下被击穿。润滑油在使用过程中不可避免地与水、氧、杂质混合，形成低分子有机酸，对绝缘材料有腐蚀作用。由于机组自2009年投产以来未检查维护，长期积油侵蚀导致套管绝缘下降；同时，由于积油，该地区局部氢纯度相对较低，散热条件较差，热量滞留积累，导致绝缘能力降低。这些综合因素的共同作用导致了机组启动过程中的“3”ω，“保护动作。
（3）跟踪发电机出线套管接头处积油的来源。2009年投产后，机组运行至2013年，发电机氢气纯度一直不稳定，因此氢气补充频繁。2014年12月，4号机组进行了维修。拆卸汽端、励端密封瓦后，发现密封瓦轴径减小0.2mm，并分别有2圈和1.5mm厚的L圈槽，密封瓦内径也磨损，发现密封胶没有完全填充。激光轴填充和更换密封瓦后，氢气纯度合格。分析得出结论：沿大轴漏入发电机内部的润滑油，混合氢形成油氢混合物，然后被高速旋转转子抛出形成油雾；雾化程度低的油氢混合物附着在发电机端部的绕组、氢冷却器、端盖等部件上，然后凝结并流入发电机底部最低位置的套管接头，形成积油。三相套管接头有积油，B相积油量最多。
