发电机中性点接地方式选择研究

发电机中性点接地方式选择研究

王斌

中船重工电机科技股份有限公司 山西太原 030027

摘要：分析表明，单相接地产生的电容电流会燃烧堆芯。描述了发电机柱点接地的作用。了解几种主要的中性接地方式。为两个主要的接地方式在我国目前使用的,应当考虑所有因素,诸如故障电流、过电压和组成,保护接地,并选择最好的接地方式根据国家和国际经验。

关键词：发电机；中性点接地方式；变压器；消弧线圈；

前言

因为电力系统的迅速发展，作为电力系统动力的发电机组容量显得十分重要。接地故障发电机定子绕组的保护问题越来越关心的大容量发电机的出现是由于增加电容电流容量的引擎和定子电流的接地故障,接地故障点进行电容电流发电机中性点运行方式。

1、关于中性点接地方式的演变

20世纪70年代初，捷克共和国研究所举行了单相发电机允许漏电的科学实验，漏电电流的规定:允许故障电流和时间长短，如五次试验内发生铁芯二次烧结，就是存在故障的。

1.1直接接地方式

当单相接地问题故障时，接地弧过电压最低。此外，地面保护是最简单的。但是，大机组的电压水平和容量都大大提高了，即使继电保护由于接地故障电流过大而迅速切断，也会对发电机造成损坏。

1.2经低阻抗的接地方式

单相接地电流可能部分受到发电机低阻抗接地操作的限制，但选择其电阻是为了给继电器保护装置提供足够的电源。故障点接地电流幅值至少为100A。在这种接地电流下，继电保护可以迅速关闭电机，但铁芯不可避免地会严重烧伤。

1.3不接地的运行方式

如果中性点发电机不在地面上运行，发电机应连接到发电机/变压器单元。在C0电容(包括C0、变压器和电容的电容发生器母线电容C0)电容的影响下，90度相位的电压领先于大多数电容电流。三相电流之和为零。单相接地故障时，假设A相为A相：

故障点的零序电压为

在非故障相中流向故障点的电容电流为

从上式可以得出，计算出300Mw机组的发电参数:发电机u=20kV，电容器C0= 0.224芯，结果为SI = 2.44 A(不含主变压器等容电流)。或者中性的,只要符合条件,地面接地单相发电机,故障电流发生器中立的方式更加严重,因此这种操作方式不适用于大容量单位,特别是在一些大型发电机以及三峡水利电容的相对较多,例如三个电容电流发生器为30A左右,远远超过目前的安全许可。

1.4经高电阻接地的方式

若单相接地问题出现时，中性不接地。即使电网接地的电容电流很小，由于在反复燃烧的过程和阶段中，地弧熄灭，使neutraux的开发潜力增大，破坏其隔离性，甚至造成短路故障。当高电阻接地在中性点时，灭弧后可以释放其能量，从而降低中性点电位，减缓故障相的电压恢复，从而降低电弧再激活的可能性。高强度电阻器通常用于R≤1／3 C 的高强度中性接地，有几种解决方案可以获得单相变压器和电阻器的最佳组合。

1.5当电弧抑制线圈在发电机中性点接地时，通过电弧抑制线圈补偿电容接地电流，可以有用的减少接触点短路电流。在发电机里面出现短路的情况下，减少了定子堆芯的损坏。这使得发电机能够在故障条件下继续运作一些时段，可以降低对系统的影响率，达成可靠性供电。

2、几种比较方式

2.1接地故障电流

300MW机组的实际参数为:计算中选取的消弧线圈参数为11.56h，电阻R=180Q，当单相接地故障时，UX为故障点的零序电压，RF为故障点的接地阻抗，YN为中性点的接地电感，CG和CT。发电机和外部电路的地电容。故障点的零序电压被认为是在发电机出口黄金接地期间的短路(RF=0)，相当于全部条件都被认为是最严重的故障。换句话说，在故障点的电流是叠加在三个相对的地理电容电流和一个中性电阻电流之间的。热中性地的高强度迫使他们在故障发生时切断机器，立即单相，并且由于电容电流的逐渐增加，大地的大单元已经超过安全电流限制，达到甚至超过30安培。因此，单相故障停止后，发电机中性点由于电阻接地，必须由定子铁心检查。

2.2影响继电保护

接地的单相保护主要是零阶保护、谐波保护和外部电源的单相接地保护。中立不接地系统中,零序电压的电压保护行动是三角形的驱动电压发电机端开放,所以灵敏度高阻接地中性点弧和抑菌圈没有很大区别。由于零序电压保护的作用电压设置值通常在5%左右，因此在中性点周围存在5%的静音区。为了防止发电机定子死区，还需要采取其他保护措施，如谐波保护。

2.3过电压

消弧线圈可将故障电流限制在推荐值内，使故障点不会立即产生电弧，也不会使电弧立即熄灭。这样，接地弧的瞬态过电压降至高阻接地方式的水平，仅为2.3PU。同时，仿真结果表明，在非直接接地系统中，只要频率不变，中性接地方式和不同的接地方式都会大大增加单相接地的非瞬态过电压。系统的高阻抗接地中性点故障必须由单相快速触发，因为接地故障点的电流已经远远超过了系统允许的安全电流。动态电动势在满载时可达1.133 PU。考虑到溢流负载动态电动势的增大，高强度接地系统可能会产生较高的暂态过电压。单元过电压转移在配线系统中，由于大容量发电机大多是通过互连和220kV及以上系统连接的，高压侧可在很大程度上避免，中心和中心直接接地中性点运行。

3、关于中性点接地方式的综合选择

3.1接地故障电流问题;接地故障电流,更重要的是为更高的抗接地和通常被视为双平方根和接地电容电流一般高于接地故障电流来删除一个线圈的弧长。接地装置的设计是为了限制接地故障电流，因此肯定不如电弧抑制线圈好。但是，随着故障电流的增加，保护的灵敏度和可靠性可以提高，就像电弧抑制线圈一样，以防止发电机定子接地故障的传播。

消弧线圈对地故障电流小，能正常工作一段时间。但是，电压的增加会加速绝缘材料的老化，如果不能在短时间内识别和消除故障点，可能会导致缺陷的恶化。过电压问题;国内外专家机构也不尽相同。角及其实验研究结果表明，该接地变弧圈，高阻接地不能接地，事实上，在我国开弧线圈在中性土壤中产生的接地谐振方式，是没有补偿的，所以我不能有这个优势。

3.2发电机定子接地保护问题

接地方式是指我国关于发电机单相接地电流值的规定;否则，当接地电流超过允许电流时，信号失效。所以很显然,删除线圈的接地的弧长prolongue发电机的运行时间与比电阻接地故障时,故障电流越大,土地是重要的,瞬间爆发了影响很大的启动和关闭系统的涡轮和发电机。在中国，信号只传输到120MW以下的机组，只对200MW以下的机组进行分类。100%保护发电机定子接地定子通常为0,三个频率谐波电压序和土壤保护地球的高强度的地面,人们普遍承认,这样会减少到三个谐波保护灵敏度和圆弧圏方法有助于改善模糊、零序电压灵敏度。

4、结论

1. 在大容量发电机组中，故障电流振幅是有限的。如出现接地故障时，因为接地电容值偏高，故障电流就会大大超过安全电流。并且接地故障电流的减小减小了发生大电弧的可能性，可以防止接地电弧过电压。

2. 降低停机时间作为一个大容量的单位，特别是对于发生损坏的汽轮机发电机，发电机的负荷大大减少。

3.提高了继电保护运行的可靠性。在消弧线圈模式下，三次谐波和基本零电压100%定子接地保护具有较高的灵敏度。

结束语

总的来说，中性点的运行方式是通过接地母线电压互感器，使单相单相电容电流接地在安全电流以下，保证定子绕组过压保护。消弧线圈中性点接地是目前我国最多使用的运行方式，它能是保障发电机和电力系统安全提高运行效率。当高压侧发生接地故障时，合理选择消弧线圈容量和欠补偿操作可以有效降低发电机过电压幅值。消弧线圈谐振接地比其它发电机中性点接地可靠。这也是中性点接地发电的未来发展方向。

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作者介绍：王斌，男，1982年生，太原理工大学本科学历，现从事电机制造设计工作。