CN107947493B - 一种发电机中性点接地装置及参数选择方法 - Google Patents

一种发电机中性点接地装置及参数选择方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107947493B
CN107947493B CN201711178149.9A CN201711178149A CN107947493B CN 107947493 B CN107947493 B CN 107947493B CN 201711178149 A CN201711178149 A CN 201711178149A CN 107947493 B CN107947493 B CN 107947493B
Authority
CN
China
Prior art keywords
grounding
generator
transformer
phase
current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201711178149.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107947493A (zh
Inventor
任洪涛
阳萌
马源
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
PowerChina Huadong Engineering Corp Ltd
Original Assignee
PowerChina Huadong Engineering Corp Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by PowerChina Huadong Engineering Corp Ltd filed Critical PowerChina Huadong Engineering Corp Ltd
Priority to CN201711178149.9A priority Critical patent/CN107947493B/zh
Publication of CN107947493A publication Critical patent/CN107947493A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107947493B publication Critical patent/CN107947493B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/40—Structural association with grounding devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

本发明提供了一种发电机中性点接地装置及参数选择方法，设有单相接地变压器、接地电阻、接地电抗、全控开关器件、电容器、控制平台、电流互感器、电压互感器；所述电流互感器、电压互感器接至发电机出口，所述单相接地变压器高压侧接至发电机中性点与接地网之间，所述接地电阻、接地电抗并联至单相接地变压器低压侧，所述电容器通过全控开关组成的H桥并联至单相接地变压器低压侧；控制平台根据发电机出口的电压互感器和电流互感器采集到的电压、电流信号，通过计算得出全控开关器件的驱动信号，从而改变电容器等效至单相接地变压器二次侧的等效电容值。本发明能够有效降低发电机定子单相接地电容电流，且能保证发电机保护装置可靠动作。

Description

一种发电机中性点接地装置及参数选择方法
技术领域
本发明涉及一种发电机中性点接地装置及参数选择方法。
背景技术
由于发电机及机端设备存在对地电容，当发电机定子绕组发生单相接地故障时，流过故障点的发电机电压系统对地电容电流所产生的电弧将灼伤定子铁心，甚至可进一步发展相间短路，引起发电机故障。根据统计，发电机单相接地故障是发电机故障最主要的类型。为限制故障接地电弧，防止接地故障扩大，有效保护发电机及机端设备，发电机中性点通常采用经消弧线圈或经高阻方式接地。两种方法各有优势，由于接地电弧呈容性，经消弧线圈接地可有效降低接地故障电弧电流，对瞬时型单相接地故障可使电弧自行熄灭，提高发电机运行可靠性，这种方式适用于中小型机组。发电机经高阻接地通过计算选取合适的电阻值，可使接地故障点电阻电流分量大于电容电流分量，使接地故障引起的过电压峰值在发电机额定相电压2.6倍范围内，同时可保证发电机保护系统可靠动作，以保障机组安全，这种方式适用于大型发电机。
然而，随着发电机容量进一步增大，特别是大型水轮发电机，发电机定子单相接地电容电流已超过IEEE C37.101-2006《发电机接地保护导则》中规定的发电机定子单相接地电流极限值25A，此时如果仍采用中性点经高阻方式接地，当发电机定子单相接地故障后故障点定子绕组将烧毁，引起发电机损坏。针对这种情况，有文献提出可在高阻接地方式中的接地变压器二次侧并联电抗，或增大接地变压器阻抗，以减小故障点电容电流分量，这种方法原理上是将欠补偿经消弧线圈和经高阻两种接地方式结合起来，既要降低电容电流，又要保证保护系统可靠动作，但由于发电机定子电容电流仅为估算值，实际中电容电流与故障点及运行方式关系较大，无法准确选取合适的电抗或变压器阻抗，因此仍无法有效限制接地电流。
发明内容
本发明首先要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供能够有效降低发电机定子单相接地电容电流，且能保证发电机保护装置可靠动作的发电机中性点接地装置。为此，本发明采用以下技术方案：
一种发电机中性点接地装置，其特征在于它设有单相接地变压器、接地电阻、接地电抗、全控开关器件、电容器、控制平台、电流互感器、电压互感器；所述电流互感器、电压互感器接至发电机出口，所述单相接地变压器高压侧接至发电机中性点与接地网之间，所述接地电阻、接地电抗并联至单相接地变压器低压侧，所述电容器通过全控开关组成的H桥并联至单相接地变压器低压侧；
控制平台根据发电机出口的电压互感器和电流互感器采集到的电压、电流信号，通过计算得出全控开关器件的驱动信号，从而改变电容器等效至单相接地变压器二次侧的等效电容值。
进一步地，所述控制平台是一种以DSP或FPGA等数字信号处理器为核心的信号系统。
所述全控开关器件可以是绝缘栅双极型晶体管IGBT或门极可关断型晶闸管GTO或集成门极换流晶闸管IGCT。
本发明另一个要解决的技术问题是提供上述发电机中性点接地装置的参数选择方法，其包括以下步骤：
(1).根据发电机额定相电压Ug与单相接地变压器额定电压(220V)确定单相接地变压器的变比n＝Ug/220；
(2).根据发电机定子侧对地电容值Cg，计算得出接地电抗电感值
Figure GDA0004211414220000021
以保证定子侧单相接地故障时接地电抗所提供的感性电流ILn不小于发电机定子侧对地电容电流Igc的1.35倍，即接地电抗单独作用可实现过补偿。
(3).根据发电机定子侧对地电容值Cg，选择电容器的电容值Cn＝n2Cg/3。
(4).接地电阻Rn＝110Ln，以保证定子单相接地故障后接地点短路电流电阻分量大于电容分量。
(5).发电机空载启动运行后，控制平台系统根据发电机出口端采集到的电压信号Ug和电流信号Ig以及两者的相位差
Figure GDA0004211414220000032
可计算出单相短路后电容电流/>
Figure GDA0004211414220000031
并进一步得到出接地电抗提供的电感电流ILn与Igc的差值(ILn-Igc)，根据此差值得到全控器件的驱动信号。
(6).根据控制平台系统所发出的全控器件驱动信号，以控制电容器所产生的电容电流与(ILn-Igc)相等，即可将单相接地故障点的电容电流降低至零左右。
本发明将有如下的有益效果：
1.根据发电机的运行方式及单相接地短路点的不同，可通过调节全控器件的驱动信号，快速响应实现对故障点接地电容电流进行补偿，大幅降低接地电弧对定子绕组产生的危害。
2.单相接地变压器二次侧的接地电抗所产生的电感电流将超过发电机最大定子单相接地电容电流的1.35倍，即可实现过补偿。
3.单相接地变压器二次侧具有全控器件组成的H桥和电容器，可快速动态调节中性点装置所发出的电感电流。
4.接地电阻将提供足够的电阻电流，即能保证接地故障产生的谐振过电压低于发电机相电压2.6倍范围内，抑制故障扩大，同时又能保证足够的电流使发电机保护装置可靠动作，保证机组安全。
5.能够有效降低单相接地变压器容量，使得大容量发电机单相接地变压器容量选择在合理范围内。
附图说明
图1为本发明发电机中性点接地装置的电路示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述：
参照图1，本实施实例涉及的发电机中性点接地装置具有单相接地变压器1、接地电阻2、接地电抗3、IGBT4、电容器5、控制平台6、电流互感器8、电压互感器7等。所述电流互感器8、电压互感器7接至发电机出口，所述单相接地变压器1高压侧接至发电机中性点与接地网之间，所述接地电阻2、接地电抗3并联至单相接地变压器1低压侧。所述电容器5通过绝缘栅双极型晶体管(IGBT)4组成的H桥并联至单相接地变压器1低压侧。
附图标号91为发电机A相回路对地电容；附图标号92为发电机B相回路对地电容；附图标号93为发电机C相回路对地电容。
所述控制平台是一种以数字信号处理器DSP为核心的信号系统，所产生的控制信号通过光纤发送至绝缘栅双极型晶体管(IGBT)4，控制绝缘栅双极型晶体管(IGBT)4导通和关断。
所述控制平台同时和各相的电压互感器7和电流互感器8连接，采集发电机出口端相应的电压、电流信号。
其参数选择步骤如下：
1.根据发电机额定相电压Ug＝11550V与单相接地变压器额定电压(220V)确定单相接地变压器1的变比n＝52.5；
2.根据发电机定子侧对地电容值Cg＝4μF，计算得出接地电抗3的电感值Ln＝0.7mH，定子侧单相接地故障时接地电抗3所提供的电感电流ILn＝70.5A约为发电机最大定子侧对地电容电流Igc＝52.2A的1.35倍。
3.根据发电机定子侧对地电容值Cg＝4μF，选择电容器5的电容值Cn＝n2Cg/3＝3675μF。
4.接地电阻2Rn＝110Ln＝0.077Ω，以保证定子单相接地故障后接地点短路电流电阻分量大于电容分量。
5.发电机空载启动运行后，控制平台系统根据发电机出口端采集到的电压信号Ug和电流信号Ig以及两者的相位差
Figure GDA0004211414220000051
可计算出单相短路后电容电流/>
Figure GDA0004211414220000052
并进一步得到出接地电抗提供的电感电流ILn与Igc的差值(ILn-Igc)，根据此差值得到全控器件的驱动信号。
6.根据控制平台6所发出的全控器件驱动信号，以控制电容器5所产生的电容电流与(ILn-Igc)相等，即可将单相接地故障点的电容电流降低至零左右。
上述说明并非对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的范围内，做出的变化、改添加或替换，都应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种发电机中性点接地装置，其特征在于它设有单相接地变压器、接地电阻、接地电抗、全控开关器件、电容器、控制平台、电流互感器、电压互感器；所述电流互感器、电压互感器接至发电机出口，所述单相接地变压器高压侧接至发电机中性点与接地网之间，所述接地电阻、接地电抗并联至单相接地变压器低压侧，所述电容器通过全控开关组成的H桥并联至单相接地变压器低压侧；
控制平台根据发电机出口的电压互感器和电流互感器采集到的电压、电流信号，通过计算得出全控开关器件的驱动信号，从而改变电容器等效至单相接地变压器二次侧的等效电容值；
所述发电机中性点接地装置的参数选择方法包括如下步骤：
(1).根据发电机额定相电压Ug与单相接地变压器额定电压(220V)确定单相接地变压器的变比n＝Ug/220；
(2).根据发电机定子侧对地电容值Cg，计算得出接地电抗电感值
Figure FDA0004211414210000011
以保证定子侧单相接地故障时接地电抗所提供的感性电流ILn不小于发电机定子侧对地电容电流Igc的1.35倍，即接地电抗单独作用可实现过补偿；
(3).根据发电机定子侧对地电容值Cg，选择电容器的电容值Cn＝n2Cg/3；
(4).接地电阻Rn＝110Ln，以保证定子单相接地故障后接地点短路电流电阻分量大于电容分量；
(5).发电机空载启动运行后，控制平台系统根据发电机出口端采集到的电压信号Ug和电流信号Ig以及两者的相位差
Figure FDA0004211414210000012
可计算出单相短路后电容电流/>
Figure FDA0004211414210000013
并进一步得到出接地电抗提供的电感电流ILn与Igc的差值(ILn-Igc)，根据此差值得到全控器件的驱动信号；
(6).根据控制平台所发出的全控器件驱动信号，以控制电容器所产生的电容电流与(ILn-Igc)相等，即可将单相接地故障点的电容电流降低至零左右。
2.如权利要求1所述的一种发电机中性点接地装置，其特征在于所述控制平台是一种以数字信号处理器为核心的信号系统。
3.如权利要求1所述的一种发电机中性点接地装置，其特征在于所述全控开关器件是绝缘栅双极型晶体管IGBT或门极可关断型晶闸管GTO或集成门极换流晶闸管IGCT。
CN201711178149.9A 2017-11-23 2017-11-23 一种发电机中性点接地装置及参数选择方法 Active CN107947493B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711178149.9A CN107947493B (zh) 2017-11-23 2017-11-23 一种发电机中性点接地装置及参数选择方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711178149.9A CN107947493B (zh) 2017-11-23 2017-11-23 一种发电机中性点接地装置及参数选择方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107947493A CN107947493A (zh) 2018-04-20
CN107947493B true CN107947493B (zh) 2023-06-23

Family

ID=61929961

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711178149.9A Active CN107947493B (zh) 2017-11-23 2017-11-23 一种发电机中性点接地装置及参数选择方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107947493B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108899885B (zh) * 2018-05-25 2019-10-08 长江勘测规划设计研究有限责任公司 巨型水轮发电机组阻抗参数自动寻优方法
CN108768093B (zh) * 2018-05-25 2020-04-07 长江勘测规划设计研究有限责任公司 巨型水轮发电机组阻抗型中性点接地方法
CN110247377B (zh) * 2019-04-30 2021-04-13 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种配电网智能小电阻接地装置及其控制方法
CN112198455B (zh) * 2020-10-16 2022-09-30 国网天津市电力公司 自耦变压器中性点小电抗选型的计算方法
CN113076646B (zh) * 2021-04-01 2024-07-02 南京师范大学 一种水轮发电机中性点接地参数计算方法
CN114236305B (zh) * 2021-11-09 2023-08-15 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 一种单芯电缆在线故障定位装置及方法
CN114498558B (zh) * 2022-01-12 2023-10-24 中国长江电力股份有限公司 基于20Hz电流电压相位差的发电机定子接地电阻分段算法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201774233U (zh) * 2010-08-25 2011-03-23 平绍勋 专用低压发电机的新型保护装置
CN103384065A (zh) * 2013-06-25 2013-11-06 合肥天海电气技术有限公司 偏磁式消弧线圈自动跟踪补偿方法
CN207542953U (zh) * 2017-11-23 2018-06-26 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 一种发电机中性点接地装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201774233U (zh) * 2010-08-25 2011-03-23 平绍勋 专用低压发电机的新型保护装置
CN103384065A (zh) * 2013-06-25 2013-11-06 合肥天海电气技术有限公司 偏磁式消弧线圈自动跟踪补偿方法
CN207542953U (zh) * 2017-11-23 2018-06-26 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 一种发电机中性点接地装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
10kV消弧线圈补偿系统的应用研究;公茂法;葛卉婷;林煜清;刘丙乾;杨宁霞;;电测与仪表(17);第84-87页 *
调容式自动调谐补偿装置在城区配电网中的应用;唐海军;刘洁;;中国电力(12);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN107947493A (zh) 2018-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107947493B (zh) 一种发电机中性点接地装置及参数选择方法
RU2592640C2 (ru) Линейный защитный автомат постоянного напряжения
CN105449660B (zh) 一种并联式消弧线圈自动补偿装置
CN103439558A (zh) 相控式消弧线圈的电容电流测量方法
WO2015081615A1 (zh) 一种直流断路器
CN104779602A (zh) 基于有源逆变的谐振接地系统零序电压柔性控制方法
Chen et al. The analysis of DC fault mode effects on MMC-HVDC system
CN110676829A (zh) 一种消弧线圈补偿的小接地电流供电系统
CN207542953U (zh) 一种发电机中性点接地装置
JP6609063B2 (ja) 電力変換装置、電力変換システム、および電力変換システムの使用方法
CN204858542U (zh) 一种有源状态型中性点接地装置
CN111817281B (zh) 消弧线圈并联低电阻接地装置的投退控制系统及方法
CN110165669B (zh) 一种配电网有源补偿器及其抑制方法
Beheshtaein et al. A secondary-control based fault current limiter for four-wire three phase inverter-interfaced DGs
CN109245068B (zh) 一种中性点接地方式转换装置
Zha et al. Suppression strategy for short-circuit current in loop-type DC microgrid
CN113437731B (zh) 一种基于高速机械开关的限流型混合直流断路器
CN206759044U (zh) 一种基于电容器的直流偏磁隔离接地系统
CN103490384B (zh) 多发电机船舶中压电力系统保护方法及装置
CN203398782U (zh) 相控式消弧线圈
CN108152721B (zh) 半波长输电线路沿线高速接地开关参数确定方法和装置
Liu et al. Combined optimization of SSCB snubber and freewheeling path for surgeless and quick bus fault interruption in low-voltage DC microgrid
CN211266466U (zh) 一种主变中性点综合直流偏磁治理装置
Liu et al. Triple-loop-controlled overload or short circuit current limiter and protection for three phase inverter
CN215956037U (zh) 一种钢轨电位增容过电压抑制方案

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant