2024年3月15日发(作者：周嘉玉)
20Hz注入式定子接地保护应用中的特殊问题
邵海龙;刘博凯
【摘 要】针对某电厂燃机发电机配置的西门子7UM62型发电机保护装置中的20
Hz注入式定子接地保护在工程应用和调试期间所遇到的电缆电阻影响采样电压问
题和电流互感器安装位置问题进行了分析和研究,提出了解决方法,并最终实现了理
想的效果.
【期刊名称】《华北电力技术》
【年(卷),期】2016(000)011
【总页数】5页(P1-5)
【关键词】注入电压;定子接地;电缆电阻
【作 者】邵海龙;刘博凯
【作者单位】华北电力科学研究院(西安)有限公司,陕西西安710065;华北电力科学
研究院(西安)有限公司,陕西西安710065
【正文语种】中 文
【中图分类】TM311;TM862
某燃气热电厂3台燃机发电机全部采用双套西门子SIPROTEC 4系列7UM62型
微机式发电机保护装置，其中对100%定子接地保护A套装置和B套装置分别采
用三次谐波定子接地保护原理和20 Hz注入式定子接地保护原理。
发电机定子绕组与铁芯之间绝缘破坏而造成的定子绕组单相接地故障是发电机常见
故障之一。100%定子接地保护装置由2部分构成，通常情况下保护装置采用三次
谐波电压保护来和基波零序保护组成100%定子接地保护[1]。其中的基波零序电
压保护在发电机中性点非直接接地系统中为了保证动作的可靠性与选择性，通常只
能保护90%左右的定子绕组部分，而中性点附近定子绕组、中性点接地变压器以
及之间的连接电缆将不在其保护范围内。对于大容量机组而言，由振动较大而产生
的结构破坏和发电机定子冷却水泄露等原因，都有可能导致中性点附近绕组发生接
地故障。如果没有能够探测到发生在发电机中性点或者靠近中性点的接地故障，那
么发电机就运行在“接地”状态。如果接着发生另一次故障(如再次发生接地故障)
将会形成单相短路，而由于发电机零序阻抗很小，这将导致产生极大的故障电流。
所以，必须由另一套保护来消除零序电压保护所不能保护到的死区，以构成完整的
100%定子接地保护[2] 。
构成100%定子接地保护所选用的三次谐波电压保护在高阻情况下灵敏度不高，需
要在现场机组投运后实测并整定保护定值，而且时常会有误动作情况发生，因此，
有必要另外投入一种单独运行更加可靠的保护原理[2]。采用独立设备为发电机注
入一个20 Hz电压是一个安全可靠的方法来检测100%定子接地故障。与三次谐
波保护原理不同，它与发电机的特性和运行方式是相互独立没有直接关系的，不受
故障位置的影响，灵敏度足够高，在系统启停机过程期间，仍然可以进行测量。
但是20 Hz注入式定子接地保护功能的实现要求与常规发电机保护配置不同的设
备，在不同现场不同设计的实现方式下应当特别加以注意。
从发电机中性点接地变压器二次侧注入一个独立的频率为20 Hz的交流电压源，
其幅值最大约为发电机额定电压的1%，它使中性点变压器一次侧线圈同时带有
20 Hz电压，即发电机定子和地之间存在一个稳定的电压源。如果发电机定子发生
了接地故障，这个低频交流电压将通过接地电阻对地形成回路，产生电流，并通过
中性点变压器折合到二次侧，根据设置在二次侧的负载电阻，通过其串联的电流互
感器得到故障电流，再根据驱动电压可以计算出一次系统的接地电阻[3]。这种原
理同时也可以探测发电机机端(包括发电机机端连接的其他设备，如电压互感器等)
的接地故障。
根据西门子保护装置设计，如图1，20 Hz信号发生器产生一个方波电压，幅值约
为25 V。通过带通滤波器，方波信号注入到接地变压器或者中性点变压器的二次
侧负载电阻。带通滤波器的作用是将方波信号转换成正弦波信号，同时贮存能量。
带通滤波器在20 Hz电压下的等值电阻约为8 Ω，它同时起到了保护装置的功能。
当发电机机端发生接地故障时，负载电阻承受了全部的零序电压，带通滤波器本身
较高的串联电阻有效地保护了20 Hz信号发生器不受过大的反馈电流的冲击[4]。
在本工程实际设计中，将20 Hz电源注入点放到中性点接地变压器二次侧。采样
电压信号USEF直接取自负载电阻两侧，见图2端子X121:9和X121:26之间(图
2中X121代表端子排位置)。采样电流信号ISEF取自电阻串联电流互感器。通过
将USEF和ISEF引入保护装置来计算20 Hz 低频交流信号回路的电压和电流矢量。
通过这2个矢量信号计算出复合阻抗，再经过中性点变压器变比换算，从而得出
发电机一次侧接地电阻的阻值。
这种方法有效地消除了定子对地电容的干扰，因此具有很高的灵敏度，使得我们可
以通过取几个周波内的电压和电流平均值计算接地电阻，从而进一步提高测量精度。
在发电机保护装置调试过程中，对20 Hz定子接地保护装置进行试验时发现，当
发电机停运并且系统正常无故障时，装置会显示测得一个较小的接地电阻，但是，
可以确定发电机一次系统并无接地情况。经过排查，发现发电机中性点接地装置的
说明书内所画一次系统图和发电机保护厂家的保护原理图有所不同，即电流互感器
的安装位置在两份资料中所示不同[5]。
如图3所示(图中X1S、X2等均代表端子排位置)，20 Hz电压由发电机保护装置
引来之后，从接线端子X1S：44和端子X1S：47注入，即为中性点变压器的二次
侧负载电阻的两端。通过中性点变压器，采用二次侧额定电压为220 V的抽头，
将20 Hz电压施加到发电机系统一次侧。当一次侧系统发生接地故障，20 Hz电
压通过中性点接地和接地故障点构成的回路产生电流，又通过中性点变压器反馈到
二次回路。对于电流测量回路，电流互感器应该直接串联到二次侧，不受其他回路
影响。而在发电机中性点接地装置的说明书内，电流互感器被置于20 Hz电压注
入端X1S：44和X1S：47之间，这样就形成了电流互感器与负载电阻的串联，然
后与中性点变压器二次绕组的并联[6]。在这种情况下的系统的近似等效电路如图
4所示。
而对于正确的保护原理图来说，它的近似等效电路应如图5所示。
图中RE为发电机中性点一次侧的接地电阻经变压器在二次侧的等效电阻；RL为
负载电阻，在本工程实际为0.25 Ω；RB为带通滤波器的电阻，为8 Ω；U20 Hz
为20 Hz电压发生器，为25 V稳压源。电流互感器变比a为800/5。
对于图4来说，在这种情况下，电流互感器测量到的是负载电阻上由20 Hz电压
源所产生的固有的电流；对于图5来说，电流互感器测量到的才是接地电阻所产
生的电流。
在图4所示电路中，在系统无接地故障的情况下，即RE为无穷大，电流互感器与
RL串联时，装置所采到的电流值近似为=18.4 mA。
保护装置通过端子测量到的二次值USEF和ISEF来计算接地电阻阻值，这个计算
值和实际一次侧的定子接地电阻阻值之间的关系取决于中性点变压器的变比。对于
传变过程，有公式×REprim。
其中，REsec为计算二次电阻；aT为中性点变压器变比；aCT为电流互感器变比；
aD为电压分压器的分压比，此设计未用分压器，所以为1；REprim为定子绕组
一次侧的接地电阻，即故障电阻。
由此可得接地电阻的传变系数FACTOR(RSEF)=REprim/REsec
在上述情况下可以看出，由于ISEF测量的是RL的电流，即计算得出的二次电阻
就是RL。由此可得一次电阻=0.3 Ω。
需要注意的是，此时一次侧并无接地，而由ISEF却可以算出一个接地电阻值，这
种结果显然不符合设计目的。
在电流互感器与中性点变压器二次线圈串联时，流过RL的电流仍为18.4 mA，但
它并不反映在ISEF上，RE为无穷大时ISEF为0，这样ISEF可以按照保护要求反
映接地电阻RE的大小。
经过对发电机中性点接地装置的接线进行改正，即把X1S：47端子的接线移到靠
近负载电阻一侧，保护功能的原理应会正确实现。
但是需要注意，以上等效电路和计算公式只适用于理想的中性点变压器。在这样的
等效电路中，认为其变压器的漏阻抗很小而可忽略不计，激磁阻抗足够大认为开路。
而由于中性点变压器并不是理想的变压器，变压器的激磁阻抗不是无穷大，漏抗也
会导致电压降，所以其本身存在的内阻、内抗、漏抗和漏阻等都会使二次侧的接地
电阻测量结果产生误差。如果将这些因素纳入等效电路，通过计算得知，接地变压
器的漏抗压降对接地电阻的测量和计算结果影响比较大。调试中通过试验的方法，
在系统一次侧接入电阻箱，用保护装置对各个实际阻值进行测量计算，同样得出，
如果忽略变压器漏阻抗，随着接地电阻的增大，测量计算的误差增大得越快。这就
是系统的传变电阻修正问题，通过计算或者试验确定传变电阻参数RPS。另外还
有角度修正参数PHI(ISEF)，用于补偿电流互感器的角度误差，以及由非理想接地
变压器或者中性点变压器产生的角度失真。
如果有必要的话，从一次侧试验中得到的测量结果应当设置为传变系数，因为插入
的故障电阻与测量到的二次侧故障电阻相关。
另外，对于设置了出口断路器的发变组系统，为了减少发电机出口断路器断开后零
序电压带来的影响，通常会将一些负载设备连接到单元变压器的低压侧。20 Hz电
压信号通过发电机中性点处的接地变压器连接到发电机定子回路，在发电机出口断
路器合上以后，保护装置将可以测量到单元变压器侧的负载电阻，而这个负载电阻
会被误认为是接地电阻。可以通过发电机启动并网之后的实际测量设置这个作为附
加并列负载电阻的参数。
在发电机保护装置的调试过程中发现，设计院所出的接线图并没有在端子排上为
20 Hz 电压注入端设计到中性点接地装置的电缆。如图2所示，发电机保护柜中
20 Hz电压注入端端子X121：10和X121：26没有设计出线，即无法将电压源
引至中性点变压器二次侧。基于这种情况，现场调试人员考虑了两种解决方案。
第一种方案是将20 Hz电压注入端与电压采样端口在保护柜内并联，即X121：
10和X121：9短接，X121：26和X121：11短接。根据图2可以认为这两个端
口同样并联在负载电阻两端，在中性点处并联与在保护柜内并联的效果应当是一样
的，并且这样可以不必重新设计并敷设电缆。
第二种方案是按照保护原理图，从保护柜端子排上的20 Hz电压注入端引出两根
电缆到中性点接地装置，与X1S：44和X1S：47端子并联，实现电压注入。
经过分析与试验，第一种方案会使保护装置采样精度下降，影响保护灵敏性。如果
20 Hz电压通过保护柜内的电压输入端子注入，那么 20 Hz 电压在电压采集回路
内的两段电缆上会产生压降，导致电压采集的精度受到影响。
由于从保护柜到发电机中性点接地装置放置的电缆距离有约80 m，电缆电阻即使
很小也有可能对回路造成影响。同样采取近似等效电路，其等效回路如图6所示。
这时USEF所采集到的电压就不再是负载电阻两端的电压，而是把两条电缆电阻
Rl上所造成的压降也包含进去了，它与实际的负载电阻及接地电阻两端的电压并
不是同一个电压，这样势必会影响到接地电阻值的计算[7] 。
而采用第二种方案时，20 Hz注入电压在线路电阻上所产生的压降并不会影响到电
压采集回路，USEF反映的基本是负载电阻两侧的电压[8]，如图7所示。而线路电
阻Rl的影响将被以现场试验测定的方法，反映到保护装置的内部所设定的传变电
阻RPS的整定上。这样就结合工程实际，尽可能地减少了保护装置的测量误差，
保证了保护动作的精确灵敏。
另外，20 Hz接地保护具备回路监视功能，可以用来检查耦合馈入的电压信号和电
流信号，通过对这些信号的评估来判断发生在20 Hz低频交流电压信号发生器或
者信号回路接线上的任何故障。一旦发现故障，保护装置将闭锁对地接地电阻的计
算，但是接地电流段仍然有效。如果电压注入端子和电压采集端子在发电机保护柜
内并联，那么处于室外复杂环境下的两根电缆兼做两用，故障危险将会增加。而且
如果电缆故障，20 Hz电压信号仍然可以直接从端子排上采入保护装置，而不会反
映出现场中性点变压器二次侧已经失去电压信号，这样回路监视功能不能起到完全
作用。
通过对西门子7UM62型微机保护中20 Hz电压注入式100%定子接地故障保护
原理的研究，结合现场实际，对保护调试应用中所遇到的两个相关问题进行分析，
基本解决了由设备和设计等问题带来的影响，并考虑了中性点变压器对保护计算的
影响，保证了100%定子接地保护可以精确可靠地动作 [9] 。由对保护相关回路的
定性分析，可以避免今后调试工作中遇到类似设计时可能出现的问题，提高工作效
率。
【相关文献】
[1]赵钧儒，蔡晓烨.20 Hz外加电源式100%定子接地保护在600 MW机组上的应用[C]//全国发电
机组技术协作会，全国火电600 MW机组技术协作会第十三届年会论文集.宁波，2009：359-366.
[2]王维俭.电气主设备继电保护原理与应用[M].北京：中国电力出版社，2002.
[3]宋建军，高迪军.西门子20 Hz电压注入式100%定子接地保护原理及调试[J].电力科学与工程，
2011，27(8)：38-41.
[4]姚晴林，赵斌,郭宝甫，等.自适应20 Hz电源注入式定子接地保护[J].电力系统自动化，2008，
32(18)：71-73.
[5]GB/T 14285—2006，继电保护和安全自动装置技术规程[S].
[6]毕大强，王祥珩，王维俭.发电机中性点接地装置等效电路的分析[J].继电器，2003，31(1)：12-
16.
[7]DL/T 684—2012，大型发电机变压器继电保护整定计算导则[S].
[8]高磊，胥亚宁.20 Hz注入式定子接地保护在700 MW水轮发电机组中的应用[J].现代电力，
2010，27(1)：35-39.
[9]沈全荣，王磊,陈俊，等.大型燃气轮发电机定子接地保护方案[J].华电技术，2014，36(9)：13-
15.
2024年3月15日发(作者：周嘉玉)
20Hz注入式定子接地保护应用中的特殊问题
邵海龙;刘博凯
【摘 要】针对某电厂燃机发电机配置的西门子7UM62型发电机保护装置中的20
Hz注入式定子接地保护在工程应用和调试期间所遇到的电缆电阻影响采样电压问
题和电流互感器安装位置问题进行了分析和研究,提出了解决方法,并最终实现了理
想的效果.
【期刊名称】《华北电力技术》
【年(卷),期】2016(000)011
【总页数】5页(P1-5)
【关键词】注入电压;定子接地;电缆电阻
【作 者】邵海龙;刘博凯
【作者单位】华北电力科学研究院(西安)有限公司,陕西西安710065;华北电力科学
研究院(西安)有限公司,陕西西安710065
【正文语种】中 文
【中图分类】TM311;TM862
某燃气热电厂3台燃机发电机全部采用双套西门子SIPROTEC 4系列7UM62型
微机式发电机保护装置，其中对100%定子接地保护A套装置和B套装置分别采
用三次谐波定子接地保护原理和20 Hz注入式定子接地保护原理。
发电机定子绕组与铁芯之间绝缘破坏而造成的定子绕组单相接地故障是发电机常见
故障之一。100%定子接地保护装置由2部分构成，通常情况下保护装置采用三次
谐波电压保护来和基波零序保护组成100%定子接地保护[1]。其中的基波零序电
压保护在发电机中性点非直接接地系统中为了保证动作的可靠性与选择性，通常只
能保护90%左右的定子绕组部分，而中性点附近定子绕组、中性点接地变压器以
及之间的连接电缆将不在其保护范围内。对于大容量机组而言，由振动较大而产生
的结构破坏和发电机定子冷却水泄露等原因，都有可能导致中性点附近绕组发生接
地故障。如果没有能够探测到发生在发电机中性点或者靠近中性点的接地故障，那
么发电机就运行在“接地”状态。如果接着发生另一次故障(如再次发生接地故障)
将会形成单相短路，而由于发电机零序阻抗很小，这将导致产生极大的故障电流。
所以，必须由另一套保护来消除零序电压保护所不能保护到的死区，以构成完整的
100%定子接地保护[2] 。
构成100%定子接地保护所选用的三次谐波电压保护在高阻情况下灵敏度不高，需
要在现场机组投运后实测并整定保护定值，而且时常会有误动作情况发生，因此，
有必要另外投入一种单独运行更加可靠的保护原理[2]。采用独立设备为发电机注
入一个20 Hz电压是一个安全可靠的方法来检测100%定子接地故障。与三次谐
波保护原理不同，它与发电机的特性和运行方式是相互独立没有直接关系的，不受
故障位置的影响，灵敏度足够高，在系统启停机过程期间，仍然可以进行测量。
但是20 Hz注入式定子接地保护功能的实现要求与常规发电机保护配置不同的设
备，在不同现场不同设计的实现方式下应当特别加以注意。
从发电机中性点接地变压器二次侧注入一个独立的频率为20 Hz的交流电压源，
其幅值最大约为发电机额定电压的1%，它使中性点变压器一次侧线圈同时带有
20 Hz电压，即发电机定子和地之间存在一个稳定的电压源。如果发电机定子发生
了接地故障，这个低频交流电压将通过接地电阻对地形成回路，产生电流，并通过
中性点变压器折合到二次侧，根据设置在二次侧的负载电阻，通过其串联的电流互
感器得到故障电流，再根据驱动电压可以计算出一次系统的接地电阻[3]。这种原
理同时也可以探测发电机机端(包括发电机机端连接的其他设备，如电压互感器等)
的接地故障。
根据西门子保护装置设计，如图1，20 Hz信号发生器产生一个方波电压，幅值约
为25 V。通过带通滤波器，方波信号注入到接地变压器或者中性点变压器的二次
侧负载电阻。带通滤波器的作用是将方波信号转换成正弦波信号，同时贮存能量。
带通滤波器在20 Hz电压下的等值电阻约为8 Ω，它同时起到了保护装置的功能。
当发电机机端发生接地故障时，负载电阻承受了全部的零序电压，带通滤波器本身
较高的串联电阻有效地保护了20 Hz信号发生器不受过大的反馈电流的冲击[4]。
在本工程实际设计中，将20 Hz电源注入点放到中性点接地变压器二次侧。采样
电压信号USEF直接取自负载电阻两侧，见图2端子X121:9和X121:26之间(图
2中X121代表端子排位置)。采样电流信号ISEF取自电阻串联电流互感器。通过
将USEF和ISEF引入保护装置来计算20 Hz 低频交流信号回路的电压和电流矢量。
通过这2个矢量信号计算出复合阻抗，再经过中性点变压器变比换算，从而得出
发电机一次侧接地电阻的阻值。
这种方法有效地消除了定子对地电容的干扰，因此具有很高的灵敏度，使得我们可
以通过取几个周波内的电压和电流平均值计算接地电阻，从而进一步提高测量精度。
在发电机保护装置调试过程中，对20 Hz定子接地保护装置进行试验时发现，当
发电机停运并且系统正常无故障时，装置会显示测得一个较小的接地电阻，但是，
可以确定发电机一次系统并无接地情况。经过排查，发现发电机中性点接地装置的
说明书内所画一次系统图和发电机保护厂家的保护原理图有所不同，即电流互感器
的安装位置在两份资料中所示不同[5]。
如图3所示(图中X1S、X2等均代表端子排位置)，20 Hz电压由发电机保护装置
引来之后，从接线端子X1S：44和端子X1S：47注入，即为中性点变压器的二次
侧负载电阻的两端。通过中性点变压器，采用二次侧额定电压为220 V的抽头，
将20 Hz电压施加到发电机系统一次侧。当一次侧系统发生接地故障，20 Hz电
压通过中性点接地和接地故障点构成的回路产生电流，又通过中性点变压器反馈到
二次回路。对于电流测量回路，电流互感器应该直接串联到二次侧，不受其他回路
影响。而在发电机中性点接地装置的说明书内，电流互感器被置于20 Hz电压注
入端X1S：44和X1S：47之间，这样就形成了电流互感器与负载电阻的串联，然
后与中性点变压器二次绕组的并联[6]。在这种情况下的系统的近似等效电路如图
4所示。
而对于正确的保护原理图来说，它的近似等效电路应如图5所示。
图中RE为发电机中性点一次侧的接地电阻经变压器在二次侧的等效电阻；RL为
负载电阻，在本工程实际为0.25 Ω；RB为带通滤波器的电阻，为8 Ω；U20 Hz
为20 Hz电压发生器，为25 V稳压源。电流互感器变比a为800/5。
对于图4来说，在这种情况下，电流互感器测量到的是负载电阻上由20 Hz电压
源所产生的固有的电流；对于图5来说，电流互感器测量到的才是接地电阻所产
生的电流。
在图4所示电路中，在系统无接地故障的情况下，即RE为无穷大，电流互感器与
RL串联时，装置所采到的电流值近似为=18.4 mA。
保护装置通过端子测量到的二次值USEF和ISEF来计算接地电阻阻值，这个计算
值和实际一次侧的定子接地电阻阻值之间的关系取决于中性点变压器的变比。对于
传变过程，有公式×REprim。
其中，REsec为计算二次电阻；aT为中性点变压器变比；aCT为电流互感器变比；
aD为电压分压器的分压比，此设计未用分压器，所以为1；REprim为定子绕组
一次侧的接地电阻，即故障电阻。
由此可得接地电阻的传变系数FACTOR(RSEF)=REprim/REsec
在上述情况下可以看出，由于ISEF测量的是RL的电流，即计算得出的二次电阻
就是RL。由此可得一次电阻=0.3 Ω。
需要注意的是，此时一次侧并无接地，而由ISEF却可以算出一个接地电阻值，这
种结果显然不符合设计目的。
在电流互感器与中性点变压器二次线圈串联时，流过RL的电流仍为18.4 mA，但
它并不反映在ISEF上，RE为无穷大时ISEF为0，这样ISEF可以按照保护要求反
映接地电阻RE的大小。
经过对发电机中性点接地装置的接线进行改正，即把X1S：47端子的接线移到靠
近负载电阻一侧，保护功能的原理应会正确实现。
但是需要注意，以上等效电路和计算公式只适用于理想的中性点变压器。在这样的
等效电路中，认为其变压器的漏阻抗很小而可忽略不计，激磁阻抗足够大认为开路。
而由于中性点变压器并不是理想的变压器，变压器的激磁阻抗不是无穷大，漏抗也
会导致电压降，所以其本身存在的内阻、内抗、漏抗和漏阻等都会使二次侧的接地
电阻测量结果产生误差。如果将这些因素纳入等效电路，通过计算得知，接地变压
器的漏抗压降对接地电阻的测量和计算结果影响比较大。调试中通过试验的方法，
在系统一次侧接入电阻箱，用保护装置对各个实际阻值进行测量计算，同样得出，
如果忽略变压器漏阻抗，随着接地电阻的增大，测量计算的误差增大得越快。这就
是系统的传变电阻修正问题，通过计算或者试验确定传变电阻参数RPS。另外还
有角度修正参数PHI(ISEF)，用于补偿电流互感器的角度误差，以及由非理想接地
变压器或者中性点变压器产生的角度失真。
如果有必要的话，从一次侧试验中得到的测量结果应当设置为传变系数，因为插入
的故障电阻与测量到的二次侧故障电阻相关。
另外，对于设置了出口断路器的发变组系统，为了减少发电机出口断路器断开后零
序电压带来的影响，通常会将一些负载设备连接到单元变压器的低压侧。20 Hz电
压信号通过发电机中性点处的接地变压器连接到发电机定子回路，在发电机出口断
路器合上以后，保护装置将可以测量到单元变压器侧的负载电阻，而这个负载电阻
会被误认为是接地电阻。可以通过发电机启动并网之后的实际测量设置这个作为附
加并列负载电阻的参数。
在发电机保护装置的调试过程中发现，设计院所出的接线图并没有在端子排上为
20 Hz 电压注入端设计到中性点接地装置的电缆。如图2所示，发电机保护柜中
20 Hz电压注入端端子X121：10和X121：26没有设计出线，即无法将电压源
引至中性点变压器二次侧。基于这种情况，现场调试人员考虑了两种解决方案。
第一种方案是将20 Hz电压注入端与电压采样端口在保护柜内并联，即X121：
10和X121：9短接，X121：26和X121：11短接。根据图2可以认为这两个端
口同样并联在负载电阻两端，在中性点处并联与在保护柜内并联的效果应当是一样
的，并且这样可以不必重新设计并敷设电缆。
第二种方案是按照保护原理图，从保护柜端子排上的20 Hz电压注入端引出两根
电缆到中性点接地装置，与X1S：44和X1S：47端子并联，实现电压注入。
经过分析与试验，第一种方案会使保护装置采样精度下降，影响保护灵敏性。如果
20 Hz电压通过保护柜内的电压输入端子注入，那么 20 Hz 电压在电压采集回路
内的两段电缆上会产生压降，导致电压采集的精度受到影响。
由于从保护柜到发电机中性点接地装置放置的电缆距离有约80 m，电缆电阻即使
很小也有可能对回路造成影响。同样采取近似等效电路，其等效回路如图6所示。
这时USEF所采集到的电压就不再是负载电阻两端的电压，而是把两条电缆电阻
Rl上所造成的压降也包含进去了，它与实际的负载电阻及接地电阻两端的电压并
不是同一个电压，这样势必会影响到接地电阻值的计算[7] 。
而采用第二种方案时，20 Hz注入电压在线路电阻上所产生的压降并不会影响到电
压采集回路，USEF反映的基本是负载电阻两侧的电压[8]，如图7所示。而线路电
阻Rl的影响将被以现场试验测定的方法，反映到保护装置的内部所设定的传变电
阻RPS的整定上。这样就结合工程实际，尽可能地减少了保护装置的测量误差，
保证了保护动作的精确灵敏。
另外，20 Hz接地保护具备回路监视功能，可以用来检查耦合馈入的电压信号和电
流信号，通过对这些信号的评估来判断发生在20 Hz低频交流电压信号发生器或
者信号回路接线上的任何故障。一旦发现故障，保护装置将闭锁对地接地电阻的计
算，但是接地电流段仍然有效。如果电压注入端子和电压采集端子在发电机保护柜
内并联，那么处于室外复杂环境下的两根电缆兼做两用，故障危险将会增加。而且
如果电缆故障，20 Hz电压信号仍然可以直接从端子排上采入保护装置，而不会反
映出现场中性点变压器二次侧已经失去电压信号，这样回路监视功能不能起到完全
作用。
通过对西门子7UM62型微机保护中20 Hz电压注入式100%定子接地故障保护
原理的研究，结合现场实际，对保护调试应用中所遇到的两个相关问题进行分析，
基本解决了由设备和设计等问题带来的影响，并考虑了中性点变压器对保护计算的
影响，保证了100%定子接地保护可以精确可靠地动作 [9] 。由对保护相关回路的
定性分析，可以避免今后调试工作中遇到类似设计时可能出现的问题，提高工作效
率。
【相关文献】
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