CN112993925A - 一种中性点经组合接地方式接地故障过渡电阻计算方法 - Google Patents

一种中性点经组合接地方式接地故障过渡电阻计算方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112993925A
CN112993925A CN202110424391.XA CN202110424391A CN112993925A CN 112993925 A CN112993925 A CN 112993925A CN 202110424391 A CN202110424391 A CN 202110424391A CN 112993925 A CN112993925 A CN 112993925A
Authority
CN
China
Prior art keywords
grounding
impedance
neutral point
transition resistance
leakage impedance
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.)
Pending
Application number
CN202110424391.XA
Other languages
English (en)
Inventor
丁树业
周龙
金子辰
刘玲
李争亮
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.)
Nanjing Normal University
Original Assignee
Nanjing Normal University
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 Nanjing Normal University filed Critical Nanjing Normal University
Priority to CN202110424391.XA priority Critical patent/CN112993925A/zh
Publication of CN112993925A publication Critical patent/CN112993925A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00—Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/0007—Details of emergency protective circuit arrangements concerning the detecting means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/06—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric generators; for synchronous capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Protection Of Generators And Motors (AREA)
  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)

Abstract

本发明公开一种中性点经组合接地方式接地故障过渡电阻计算方法，该方法为：在应用水轮发电机中性点经配电变压器低压侧负载电阻上并联电感接地方式(简称组合接地方式)下，基于外加20Hz电源型定子单相接地保护，采用导纳判据计算接地故障过渡电阻时，分析发电机接地装置等效参数对导纳判据中由副边测量的电流和电压计算原边接地故障电阻值的影响，得出一种水轮发电机中性点经组合接地方式接地故障过渡电阻计算方法。本发明的方法通过对导纳判据进行修正，可以提高故障电阻计算的准确度，进一步提高故障检测的灵敏度。

Description

一种中性点经组合接地方式接地故障过渡电阻计算方法
技术领域
本发明涉及发电机继电保护领域，特别涉及一种中性点经组合接地方式接地故障过渡电阻计算方法。
背景技术
随着水轮发电机容量不断增大，电机电压和定子电容也不断增加，定子绕组发生故障时接地电容电流不断增加；而且随着该类型中性点接地装置的应用不断推广，近年来在水轮发电机出现显著中性点漂移的问题日益突出；为了保证补偿接地故障电流的同时便于定子接地保护的应用，近年来，一些水轮发电机(如二滩、铜街子水电站的发电机)应用了一种折中的接地方案，即在配电变压器低压侧负载电阻上并联一个电感(以下简称组合接地方式)。
发电机定子绕组的单相接地故障是发电机的常见故障之一，随着机组单机容量的增大，发电机定子绕组的对地电容也增大。定子单相接地故障时，故障点电弧时断时续，所产生的间歇性过电压，可能造成定子铁心灼伤，甚至发展成匝间或相间短路故障。目前定子单相接地保护原理主要有基波零序电压保护、三次谐波电压保护、外加信号的注入式定子接地保护等，在工程中得到广泛应用。
外加20Hz电源定子单相接地保护与发电机绕组的接地故障位置无关，能够反映定子绕组绝缘的均匀下降，能对绝缘老化起到监督作用，并且这种外加电源保护的调试相对简单，因为得到比较广泛的应用，特别是在新建的大型电站中应用得较多。外加电源可以由发电机机端电压互感器的开口三角绕组注入，也可以中性点接地装置的副边注入。
目前外加20Hz电源定子接地保护主要采用导纳判据计算接地故障过渡电阻Rf，当Rf计算值低于电阻的高整定值时保护发信号报警，当Rf计算值小于电阻的低整定值时保护动作与跳闸。导纳判据中接地故障过渡电阻Rf的计算值是单相接地保护的出口动作行为和检测绝缘水平的主要依据，因此准确的计算Rf十分必要。
在现有发电机应用中性点组合接地方式下，外加电源单相接地保护没有考虑中性点接地变压器参数的影响，因此，为了提高水轮发电机中性点经组合方式下单相接地故障的故障电阻计算的精确度，进一步提高故障检测的灵敏度，有必要在计算过渡电阻时考虑中性点接地变压器参数。
发明内容
发明目的：本发明提出了一种中性点经组合接地方式接地故障过渡电阻计算方法，对大型水轮发电机经中性点经组合接地方式下采取外加20Hz电源定子接地保护，考虑中性点接地变压器参数的影响，分析发电机接地装置等效参数对导纳判据中由副边测量的电流和电压计算原边接地故障电阻值的影响，得出一种水轮发电机中性点经组合接地方式接地故障过渡电阻计算方法，通过对导纳判据进行修正提高故障电阻计算的准确度，进一步提高故障检测的灵敏度。
为了实现上述目的，本发明提出的技术方案为：
一种中性点经组合接地方式接地故障过渡电阻计算方法，该方法为：
(1)基于外加20Hz电源型定子单相接地保护，以10Hz为基频，提取2次谐波20Hz电压
Figure BDA00030292652500000211
和电流
Figure BDA00030292652500000212
分量；
(2)考虑接地变压器的短路阻抗、漏阻抗和激磁阻抗：R1、X1为20Hz下原边绕组的漏阻抗折算到副边的值；R2、X2为副边绕组的漏阻抗；Rk、Xk为配电变压器短路阻抗；Rm、Xm为折算到副边的激磁阻抗；
(3)计算副边的定子对地导纳为：
Figure BDA0003029265250000021
其中，
Figure BDA0003029265250000022
为过渡电阻上的电压，过渡电阻上的电压为：
Figure BDA0003029265250000023
其中，
Figure BDA0003029265250000024
为副边漏阻抗上电压降，副边漏阻抗上电压降为：
Figure BDA0003029265250000025
Figure BDA0003029265250000026
为原边绕组的漏阻抗折算到副边时的漏阻抗上电压降，原边绕组的漏阻抗折算到副边时的漏阻抗上电压降为：
Figure BDA0003029265250000027
Figure BDA0003029265250000028
为20Hz下原边绕组的漏阻抗折算到副边时流过的电流值，20Hz下原边绕组的漏阻抗折算到副边时流过的电流值为：
Figure BDA0003029265250000029
其中，I′m为折算到副边的激磁阻抗上流过的电流值；
(4)计算折算到原边的接地过渡电阻为：
Figure BDA00030292652500000210
其中，n为配电变压器变比、Re(Y)代表复数副边的定子对地导纳Y的实部。
有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：
本发明提出了一种中性点经组合接地方式接地故障过渡电阻计算方法，该方法实现在水轮发电机中性点组合接地方式下，考虑中性点接地变压器的参数影响，对接地故障电阻值进行准确计算，可以提高故障电阻计算的准确度，进一步提高故障检测的灵敏度。
附图说明
图1为发电机中性点组合接地方式时考虑配电变压器参数的T型等效电路；
图2为中性点经组合接地方式时外加20Hz电源保护的原理图。
具体实施方式
以下结合说明书附图，详细说明本发明的具体实施过程。
本发明提出了一种中性点经组合接地方式接地故障过渡电阻计算方法，如图1所示为水轮发电机中性点经组合接地方式时考虑配电变压器参数的T型等效电路。图中，R1、L1为20Hz下原边绕组的漏阻抗折算到副边的值；R2、L2为副边绕组的漏阻抗；Rm、Lm为折算到副边的激磁阻抗；Rn、Ln为接地变压器低压侧接地电阻、电感；Ei为外加20Hz电源；Ri为20Hz电源内阻；Us为过渡电阻上的电压、Is为20Hz下原边绕组的漏阻抗折算到副边时流过的电流值；U2为副边漏阻抗上电压降、U1为原边绕组的漏阻抗折算到副边时的漏阻抗上电压降；Im为折算到副边的激磁阻抗上流过的电流值；Rf为接地故障时过渡电阻。
图2为中性点经组合接地方式时外加20Hz电源保护原理图，图中各参数为20Hz下折算到副边的值。
下面结合图1、2介绍本发明提出的一种中性点经组合接地方式接地故障过渡电阻计算方法。
(1)如图1所示，基于外加20Hz电源型定子单相接地保护，以10Hz为基频，提取2次谐波20Hz电压
Figure BDA00030292652500000311
和电流
Figure BDA00030292652500000312
分量；
(2)如图2所示，考虑接地变压器的短路阻抗、漏阻抗和激磁阻抗：R1、X1为20Hz下原边绕组的漏阻抗折算到副边的值；R2、X2为副边绕组的漏阻抗；Rk、Xk为配电变压器短路阻抗；Rm、Xm为折算到副边的激磁阻抗；
(3)计算副边的定子对地导纳为：
Figure BDA0003029265250000031
其中，
Figure BDA0003029265250000032
为过渡电阻上的电压，过渡电阻上的电压为：
Figure BDA0003029265250000033
其中，
Figure BDA0003029265250000034
为副边漏阻抗上电压降，副边漏阻抗上电压降为：
Figure BDA0003029265250000035
Figure BDA0003029265250000036
为原边绕组的漏阻抗折算到副边时的漏阻抗上电压降，原边绕组的漏阻抗折算到副边时的漏阻抗上电压降为：
Figure BDA0003029265250000037
Figure BDA0003029265250000038
为20Hz下原边绕组的漏阻抗折算到副边时流过的电流值，20Hz下原边绕组的漏阻抗折算到副边时流过的电流值为：
Figure BDA0003029265250000039
其中，I′m为折算到副边的激磁阻抗上流过的电流值；
(4)计算折算到原边的接地过渡电阻为：
Figure BDA00030292652500000310
其中，n为配电变压器变比、Re(Y)代表复数副边的定子对地导纳Y的实部。
上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种中性点经组合接地方式接地故障过渡电阻计算方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)基于外加20Hz电源型定子单相接地保护，以10Hz为基频，提取2次谐波20Hz电压
Figure FDA0003029265240000011
和电流
Figure FDA00030292652400000115
分量，其中，
Figure FDA0003029265240000012
为20Hz电压、
Figure FDA00030292652400000116
为20Hz电流；
(2)考虑接地变压器的短路阻抗、漏阻抗和激磁阻抗：R1、X1为20Hz下原边绕组的漏阻抗折算到副边的值；R2、X2为副边绕组的漏阻抗；Rk、Xk为配电变压器短路阻抗；Rm、Xm为折算到副边的激磁阻抗；
(3)计算副边的定子对地导纳为：
Figure FDA0003029265240000013
其中，
Figure FDA0003029265240000014
为过渡电阻上的电压、
Figure FDA0003029265240000015
为20Hz下原边绕组的漏阻抗折算到副边时流过的电流值；
(4)计算折算到原边的接地过渡电阻为：
Figure FDA0003029265240000016
其中，n为配电变压器变比、Re(Y)代表复数副边的定子对地导纳Y的实部；
2.根据权利要求1所述的一种中性点经组合接地方式接地故障过渡电阻计算方法，其特征在于：步骤(3)中，所述过渡电阻上的电压为：
Figure FDA0003029265240000017
其中，
Figure FDA0003029265240000018
为副边漏阻抗上电压降、
Figure FDA0003029265240000019
为原边绕组的漏阻抗折算到副边时的漏阻抗上电压降；20Hz下原边绕组的漏阻抗折算到副边时流过的电流值为：
Figure FDA00030292652400000110
其中，
Figure FDA00030292652400000111
为折算到副边的激磁阻抗上流过的电流值。
3.根据权利要求2所述的一种中性点经组合接地方式接地故障过渡电阻计算方法，其特征在于：副边漏阻抗上电压降为：
Figure FDA00030292652400000112
原边绕组的漏阻抗折算到副边时的漏阻抗上电压降为：
Figure FDA00030292652400000113
j为虚数单位。
4.根据权利要求2所述的一种中性点经组合接地方式接地故障过渡电阻计算方法，其特征在于：折算到副边的激磁阻抗上流过的电流值为：
Figure FDA00030292652400000114
CN202110424391.XA 2021-04-20 2021-04-20 一种中性点经组合接地方式接地故障过渡电阻计算方法 Pending CN112993925A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110424391.XA CN112993925A (zh) 2021-04-20 2021-04-20 一种中性点经组合接地方式接地故障过渡电阻计算方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110424391.XA CN112993925A (zh) 2021-04-20 2021-04-20 一种中性点经组合接地方式接地故障过渡电阻计算方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112993925A true CN112993925A (zh) 2021-06-18

Family

ID=76341215

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110424391.XA Pending CN112993925A (zh) 2021-04-20 2021-04-20 一种中性点经组合接地方式接地故障过渡电阻计算方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112993925A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114325466A (zh) * 2021-11-25 2022-04-12 中国大唐集团科学技术研究院有限公司火力发电技术研究院 一种发电机出口互感器匝间短路自检系统

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1560976A (zh) * 2004-03-05 2005-01-05 清华大学 发电机定子绕组单相接地的保护及故障定位方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1560976A (zh) * 2004-03-05 2005-01-05 清华大学 发电机定子绕组单相接地的保护及故障定位方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114325466A (zh) * 2021-11-25 2022-04-12 中国大唐集团科学技术研究院有限公司火力发电技术研究院 一种发电机出口互感器匝间短路自检系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2424610C2 (ru) Устройство для определения замыкания на землю
CN108318762B (zh) 电压互感器工频铁磁谐振的判别方法
Burgess et al. Minimising the risk of cross-country faults in systems using arc suppression coils
CN110571778A (zh) 一种自产供电相电源的接地故障电流补偿系统及方法
CN106786470B (zh) 一种电力网中性点柔性接地系统
CN107785884A (zh) 一种三相四桥臂多电平有源补偿装置及控制方法
Borghetti et al. Transient recovery voltages in vacuum circuit breakers generated by the interruption of inrush currents of large motors
CN112234579B (zh) 大型水轮发电机的注入式定子接地保护方法及系统
CN112993925A (zh) 一种中性点经组合接地方式接地故障过渡电阻计算方法
CN111900695B (zh) 一种单相接地故障切除方法及装置
CN109888732A (zh) 一种基于接地故障电流的发电机定子接地反时限保护方法
CN106208018B (zh) 一种空载变压器谐振过电压的抑制方法和装置
Fulczyk et al. Ground-fault currents in unit-connected generators with different elements grounding neutral
Liu et al. Research on the mechanism and restraining measures of ferroresonance in distribution network based on ATP-EMTP
CN103107523A (zh) 阻塞滤波器失谐故障的继电保护方法
CN107785915A (zh) 一种前端供电多电平有源补偿装置及控制方法
CN109709429A (zh) 风电系统铁磁谐振分析方法及装置
Dong et al. Study of abnormal electrical phenomena effects on GSU transformers
Naghshbandy et al. Blocking DC flux due to geomagnetically induced currents in the power network transformers
CN111103499A (zh) 一种经消弧线圈串联电阻接地配电网对地参数测量方法
CN112881858B (zh) 一种参数不对称配电网单相接地故障选相方法
CN112234578B (zh) 从消弧线圈串接电阻注入式定子接地保护方法及系统
CN111509758B (zh) 一种双极柔性直流电网接地方式设计方法
CN104749453A (zh) 降低外网单相接地故障对用户电压暂降影响的方法
CN114884028A (zh) 抑制铁磁谐振的最佳消谐电流计算及实现方法

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