CN108808624B - 一种依据电压矢量相角关系的汽轮发电机定子接地故障定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种依据电压矢量相角关系的汽轮发电机定子接地故障定位方法，包括：计算发电机中性点对地电压向量和定子接地点对地电压向量的夹角；判断发电机定子接地故障是否发生在机端；如果发电机定子接地故障发生在发电机内部，计算得到接地点距离中性点的相对比例α。本发明的优点有：1、本发明实现汽轮发电机定子接地故障的定位不依赖于接地过渡电阻的测量，因此不需要用到注入式定子接地保护装置；2、本发明实现汽轮发电机定子接地故障的定位适用于中性点通过高阻接地或不接地的汽轮发电机；3、本发明实现汽轮发电机定子接地故障的定位所需要的信息较少，仅根据定子接地保护装置的动作报告就可以实现故障的定位，在现场机具应用价值。

Description

一种依据电压矢量相角关系的汽轮发电机定子接地故障定位 方法

技术领域

本发明属于发电厂继电保护技术领域，具体涉及一种依据电压矢量相角关系的汽轮发电机定子接地故障定位方法。

背景技术

发电机定子单相接地故障是比较常见的故障。发生定子单相接地时，应及时停机检修，避免故障进一步发展成匝间短路，带来发电机铁芯的严重烧损。

发电机定子接地故障的定位，一般需要先获得定子接地过渡电阻。

发电机的定子接地保护现多采用基波零序电压和3次谐波电压组成的100％定子接地保护和注入式定子接地保护两种。对于采用注入式定子接地保护的发电机，虽可以采用注入式定子接地保护来获得定子接地过渡电阻，并进一步定位接地故障，但是注入式定子接地保护一般只在特大型机组上应用，该类故障定位方法应用范围受到了很大限制。对于采用基波零序电压和3次谐波电压组成的100％定子接地保护的发电机，尤其是中性点不接地方式的发电机，只能采用上述定子接地保护，则难于对发电机的定子接地故障实现定位。

发明内容

本发明的目的是为了解决汽轮发电机定子接地故障的定位，提供了一种依据电压矢量相角关系的汽轮发电机定子接地故障定位方法。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种依据电压矢量相角关系的汽轮发电机定子接地故障定位方法，包括以下步骤：

1)计算发电机中性点对地电压向量和定子接地点对地电压向量的夹角；

2)判断发电机定子接地故障是否发生在机端；

3)如果发电机定子接地故障发生在发电机内部，计算得到接地点距离中性点的相对比例α。

本发明进一步的改进在于，步骤1)中，发电机中性点对地电压向量和定子接地点对地电压向量的夹角用公式(1)计算：

式中：∠OGD为发电机中性点对地电压向量和定子接地点对地电压向量的夹角；ω为工频角频率；C_∑为发电机定子绕组三相对地电容之和；R_n为发电机中性点接地电阻。

本发明进一步的改进在于，步骤2)的具体实现方法如下：

201)由公式(1)可得到：

202)由余弦定理，并代入公式(2)，可得到：

式中：|OD|为定子接地点对发电机中性点的电压向量的模；为发电机中性点对地电压向量的模；为发电机接地相A相机端对地电压向量的模；

203)如果|OD|等于或近似等于相电压则判断为机端发生了接地故障；如果|OD|小于相电压则判断为发电机内部发生了接地故障。

本发明进一步的改进在于，步骤3)的具体实现方法如下：

301)由余弦定理，可得到：

式中：∠COG为发电机接地相A相的超前相C相电压与发电机中性点对地电压向量夹角的补角；为发电机接地相A相的超前相C相机端对地电压向量的模；

302)令P＝sin(∠COG-120°)，Q＝cos(∠COG-120°)，则可得到：

式中：∠ODG为发电机接地相A相电压与接地点对地电压向量的夹角；

303)由正弦定理，可得到：

本发明具有如下有益的技术效果：

1、本发明实现汽轮发电机定子接地故障的定位不依赖于接地过渡电阻的测量，因此不需要用到注入式定子接地保护装置；

2、本发明实现汽轮发电机定子接地故障的定位适用于中性点通过高阻接地或不接地的汽轮发电机；

3、本发明实现汽轮发电机定子接地故障的定位所需要的信息较少，仅根据定子接地保护装置的动作报告就可以实现故障的定位，在现场机具应用价值。

综上所述，本发明通过分析单相接地故障，提出的故障定位方法，其不依赖于接地过渡电阻的测量或计算，并且适用于中性点通过高阻接地或不接地的汽轮发电机。

附图说明

图1为发电机机端接地时的电压矢量图。

图2为发电机内部接地时的电压矢量图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明做出进一步的说明。

参考图1和图2，本发明提供的一种依据电压矢量相角关系的汽轮发电机定子接地故障定位方法，包括以下步骤：

1)计算发电机中性点对地电压向量和定子接地点对地电压向量的夹角；具体用公式(1)计算：

式中：∠OGD为发电机中性点对地电压向量和定子接地点对地电压向量的夹角；ω为工频角频率；C_∑为发电机定子绕组三相对地电容之和；R_n为发电机中性点接地电阻，如果发电机中性点不接地，则等于无穷大。

2)判断发电机定子接地故障是否发生在机端；具体实现方法如下：

201)由公式(1)可得到：

202)由余弦定理，并代入公式(2)，可得到：

式中：|OD|为定子接地点对发电机中性点的电压向量的模；为发电机中性点对地电压向量的模；为发电机接地相A相机端对地电压向量的模。

203)如果|OD|等于相电压则判断为机端发生了接地故障；如果|OD|小于相电压则判断为发电机内部发生了接地故障。

3)如果发电机定子接地故障发生在发电机内部，计算得到接地点距离中性点的相对比例α；具体实现方法如下：

301)由余弦定理，可得到：

式中：∠COG为发电机接地相A相的超前相C相电压与发电机中性点对地电压向量夹角的补角；为发电机接地相A相的超前相C相机端对地电压向量的模。

302)令P＝sin(∠COG-120°)，Q＝cos(∠COG-120°)，则可得到：

式中：∠ODG为发电机接地相A相电压与接地点对地电压向量的夹角。

303)由正弦定理，可得到：

实施例：

某电厂发变组大修之后重新启动，在起励升压的过程中，发电机定子接地保护动作。RCS985动作报告中，通过故障录波器可得到故障时刻的线电压|U_lN|＝18.61V，则相电压

因为发电机中性点通过PT接地，可近似为不接地系统，则cos∠OGD≈0，即接地点、中性点和地电位形成的三角形为直角三角形。

如果按发电机机端发生接地考虑，则即如果考虑到计算过程中的误差，则可判断是发电机机端发生了接地故障。

Claims (2)

1.一种依据电压矢量相角关系的汽轮发电机定子接地故障定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)计算发电机中性点对地电压向量和定子接地点对地电压向量的夹角；其中，发电机中性点对地电压向量和定子接地点对地电压向量的夹角用公式(1)计算：

式中：∠OGD为发电机中性点对地电压向量和定子接地点对地电压向量的夹角；ω为工频角频率；C_∑为发电机定子绕组三相对地电容之和；R_n为发电机中性点接地电阻；

2)判断发电机定子接地故障是否发生在机端；具体实现方法如下：

201)由公式(1)可得到：

202)由余弦定理，并代入公式(2)，可得到：

式中：|OD|为定子接地点对发电机中性点的电压向量的模；为发电机中性点对地电压向量的模；为发电机接地相A相机端对地电压向量的模；

203)如果|OD|等于或近似等于相电压则判断为机端发生了接地故障；如果|OD|小于相电压则判断为发电机内部发生了接地故障；

3)如果发电机定子接地故障发生在发电机内部，计算得到接地点距离中性点的相对比例α。

2.根据权利要求1所述的一种依据电压矢量相角关系的汽轮发电机定子接地故障定位方法，其特征在于，步骤3)的具体实现方法如下：

301)由余弦定理，可得到：

式中：∠COG为发电机接地相A相的超前相C相电压与发电机中性点对地电压向量夹角的补角；为发电机接地相A相的超前相C相机端对地电压向量的模；

302)令P＝sin(∠COG-120°)，Q＝cos(∠COG-120°)，则可得到：

式中：∠ODG为发电机接地相A相电压与接地点对地电压向量的夹角；

303)由正弦定理，可得到：