CN1129495A - 用于检测三相交流电机定子绕组接地的电路装置 - Google Patents

用于检测三相交流电机定子绕组接地的电路装置 Download PDF

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Abstract

一种用于定子绕组接地检测的电路，能明确区别无故障状态和对地短路状态时的三次谐波，并能消除寄生电流和阻尼振荡。在三相电机例如同步发电机(1)的端子上接有三相变压器(2)，该变压器必须采用非磁性接地式，以便在三相电机(1)发生接地时，它能送出零序电压。变压器(2)的一次侧为星形接法，其中性点接地。变压器(2)的二次侧为开口三角形接法，并串有一电阻(4)和开关(5)。电机(1)的接地的中性点上接有一电压互感器(6)。互感器(6)的二次电压和开口三角线圈上的电压均供给一接地继电器(7)，从在该电压信号中的三次谐波的大小和相位可测知电机(1)的对地短路情况。

Description

用于检测三相交流电机定子绕组接地 的电路装置
本发明涉及一种用于检测三相交流电机、特别是同步发电机的定子绕组接地的电路装置。
定子绕组接地保护装置属于已知技术。
常规的一种已有方案是在电机接线柱上连接一变压器，以便产生一人工的电压不平衡。这可在单相中利用不同的变压器分接头实现。
还有一种已知技术，在连接电机端子的三相变压器的初级侧星形汇接中点上注入一电压，使电机的中性点相对应地的电位偏移。
AT-PS326206中描述了一种防止在闭环回路中的同步发电机的定子绕组接地的装置，它在定子绕组和地之间采用一近似线性的电阻。这个电阻可直接或经变压器耦连到中性点侧或电机端子侧上，这些连接通过如一低压线路开关可断开。这些开关器件位于变压器的二次回路内，通过变压器的初级绕组形成定子绕组和地之间的连接。
上述装置共同的不足之处在于，相对于不采用这些装置的情况而言，尽管必须投入高昂的消耗，但是定子绕组短路时，还是不能降低损害。
IEEE电力设备会刊1984年4月第PAS-103卷第4期上署名为J.W.Pope的文章“用于发电机定子绕组的100％定子接地故障保护系统的比较”和IEEE输电会刊1986年10月第PWRD-1卷第4期上署名为R.J.Marttila的文章“用于定子绕组100％有效范围的新发电机定子接地继电器的设计原理”中公开了一种电路，其中三次谐波可从中性点和地之间的电压和/或从电机接线柱和地之间的电压中获得，并作为存在定子绕组接地的判定依据。这一原理特别适合于探测出在三相电机的中性点附近发生的接地，这些接地还能通过上述的高成本的装置利用人为的中性点偏移测出。
对于远离中性点周围所出现的接地，一般测量在中性点和地之间的电压的基波或测量主要由基波构成的零序系统，得到在电压互感器组的一开口三角绕组上的端电压。
为了排除接地时从网络流向电机的由回路变压器的耦合电容产生的寄生电流，以及为了吸收暂态过程中出现的振荡，在各种已有的定子接地探测装置中，都通过变压器对地安装一欧姆电阻，利用三相电机中性点上的三次谐波进行检测。电阻的接入消弱了上述主要以基波工作的接地保护的效果，而且对检测三次谐波不利，因为它本身构成中性点附近的一个接地，于是当出现一个真正的接地时，检测电路难于将其与前述接地情况相区别开。
本发明的目的在于能明显地确定三次谐波在无故障和接地状态的区别，并且能消除上述的寄生电流，吸收振荡。
这些目的通过本发明的电路如下实现，将定子绕组的星形汇集点通过电压互感器的一次线圈接地，将互感器的二次线圈与一接地继电器连接，并且将三相变压器，变压器组或电压互感器组与三相交流电机的接线柱相接，且星形连接的一次线圈是接地的，二次线圈以开口三角方式连接，可以在开口三角回路中串接一电阻，该电阻可以是电阻性的，容性的或随电压变化的复合式，和/或是可断开的，它的与三相变压器的一次线圈侧有关的电导相对地至少处在三相电机定子绕组对地电容的基波电导的数量级上，或在三相变压器的一次线圈处的接地线构成一单相变压器的一次线圈，并将该电阻接在这个单相变压器的二次线圈上。
本发明的突出优点在于，在三相交流电机的中性点上没有对地的额定负载，于是在中性点附近接地产生的三次谐波与正常运行时明显的不同。采用电阻可消除来自变压器的对地寄生电流同时振荡被阻尼掉。由于在端电压的零序系统内存在负载电阻，使无接地状态和中性点附近的接地的三次谐波之间的区别很明显。在这种情况下，该电路降低在无接地状态下端电压的零序系统的三次谐波。但是当在中点附近出现接地时，在这个零序系统中的三次谐波就几乎是完全由具有很小内阻的电机(作为电压源)产生的三次谐波。这实际上是一个固定的电压，它不受带有电阻的负载的影响。
根据本发明的一个实施方案，三相变压器的二次线圈或单相变压器的二次线圈的开口三角形回路接有接地继电器。
下面将结合附图进一步说明本发明，其中图1表示接有二次侧开口三角形线圈的电路，图2表示接单相变压器的电路方案。
在图1中，在交流电机1(如同步发电机)的接线端上接有一三相变压器2。这必须具有一非磁性接地结构，以便在三相电机1发生接地时发生零序电压，为此采用一五柱式变压器或变压器组为妥。变压器2的一次线圈采用星形接法，其中性点接地。变压器2的二次线圈接成一开口三角形，并具有一电阻4作为负载，该电阻与开关5串联连接。在三相电机1的中性点上接有一电压互感器6。这个互感器6的二次电压和在开口三角形线圈上的电压均送到一接地继电器7，在该电压中的三次谐波的大小和相位反映了发电机1的一接地。
在图2中，在变压器2的接地中性点上接有一单相变压器3。在变压器3的二次侧上，电阻4与一开关5相串联，变压器3的二次侧与接地继电器7相连。在这种情况下，变压器2必须采用非磁性接地结构，以利用从变压器3传输零序电压。变压器2的接线组必须提供一零序电流的通路，因此采用接线组Yd或Zy比较合适。

Claims (2)

1.用于检测三相电机、特别是同步发电机的定子绕组接地的电路装置，其特征在于，定子绕组的中性点通过一电压互感器(6)的一次线圈接地，它的二次线圈与一接地继电器(7)相连接，在三相电机(1)的接线端上连接一三相变压器(2)，或一变压器组或一电压互感器组，其中呈星形接法的一次线圈接地，二次线圈呈开口三角形接法，并串有一电阻(4)，该电阻是电阻式的，或电容式的，或混合式的，可随电压变化和/或可断开，它的与三相变压器(2)的一次线圈侧有关的电导相对地而言至少处在三相电机(1)定子绕组对地电容的基波电导的数量级上，或在三相变压器的一次线圈处的接地线构成一单相变压器(3)的一次线圈，并将该电阻(4)接在这个单相变压器(3)的二次线圈上。
2.根据权利要求1的电路装置，其特征在于，三相变压器(2)的呈开口三角形接法的二次线圈或单相变压器(3)的二次线圈与接地继电器(7)相连接。
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