CN115144687A - 发电机中性点接地系统参数模拟试验方法 - Google Patents

发电机中性点接地系统参数模拟试验方法 Download PDF

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CN115144687A
CN115144687A CN202210657345.9A CN202210657345A CN115144687A CN 115144687 A CN115144687 A CN 115144687A CN 202210657345 A CN202210657345 A CN 202210657345A CN 115144687 A CN115144687 A CN 115144687A
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phase
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江建明
宋功益
宋坤隆
傅祺
付原
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Abstract

本申请公开了一种发电机中性点接地系统参数模拟试验方法，包括以下步骤：S1，将测量仪表以及接地装置接入发电机中性点接地系统；S2，中性点接地系统的中性点不对称电压配置；S3，中性点接地系统的中性点不对称电压测量；S4，中性点接地系统的中性点位移电压测量；S5，中性点接地系统的单相接地最大电容电流测量；S6，中性点接地系统的单相接地最大故障电流测量；S7，中性点接地系统的传递过电压测量；S8，中性点接地系统的操作过电压测量；S9，中性点接地系统的暂态过电压测量；本申请能有效验证发电机不同接地方式的性能，确定发电机中性点接地方式是否满足要求，为发电机中性点接地装置的型式试验提供了思路和依据。

Description

发电机中性点接地系统参数模拟试验方法
技术领域
本申请属于电力系统发电机技术领域，尤其涉及一种发电机中性点接地系统参数模拟试验方法。
背景技术
发电机中性点通常采用不接地、经消弧线圈接地、经高电阻接地的接地方式。随着大型水轮发电机的投运，发电机单相对地电容电流越来越大，上述三种种接地方式已不能满足要求。其中不接地方式存在弧光接地过电压较高、消弧线圈接地方式存在位移电压过高、高电阻接地方式存在单相接地电流过大等问题。当发电机弧光接地过电压过高时存在绝缘被击穿的风险，位移电压过高时存在定子绕组单相接地保护误跳闸和影响电能质量的风险，发电机定子绕组单相接地电流过大时存在烧损定子铁心的风险。近年出现了高阻抗接地方式，高阻抗接地方式是通过在接地变压器副边并联电阻和电抗的接地装置实现的，能同时兼顾位移电压和单相接地电流。针对发电机中性点接地系统参数试验存在过电压风险，无法在真机上实现，因此，需要一种在动模试验室开展发电机中性点不同接地方式下的接地系统参数模拟试验。
发明内容
针对上述问题，本申请实施例提供了一种发电机中性点接地系统参数模拟试验方法，能有效验证发电机中性点接地方式和接地装置参数是否满足工程要求，并为发电机接地装置的型式试验提供了思路和依据，所述技术方案如下：
本申请提供一种发电机中性点接地系统参数模拟试验方法，包括以下步骤：
S1，将测量仪表以及接地装置接入发电机中性点接地系统；
S2，中性点接地系统的中性点不对称电压配置；
S3，中性点接地系统的中性点不对称电压测量；
S4，中性点接地系统的中性点位移电压测量；
S5，中性点接地系统的单相接地最大电容电流测量；
S6，中性点接地系统的单相接地最大故障电流测量；
S7，中性点接地系统的传递过电压测量；
S8，中性点接地系统的操作过电压测量；
S9，中性点接地系统的暂态过电压测量；
其中，步骤S3～S9之间的顺序可任意调整。
例如，在一个实施例提供的所述发电机中性点接地系统参数模拟试验方法中，发电机中性点接地系统包括发电机、发电机中性点接地装置、主变压器以及发电机至主变压器之间的励磁变压器、厂用变压器、电缆和母线。
例如，在一个实施例提供的所述发电机中性点接地系统参数模拟试验方法中，步骤S2中，通过人为调整发电机三相对地并联电容使发电机三相对地电压不对称，中性点不对称电压为：
Figure BDA0003688775050000021
其中，Ubd为中性点不对称电压，V；
CA、CB、CC分别为发电机A、B、C的单相对地电容；
YA、YB、YC分别为发电机A、B、C的三相导纳；
α和α2为运算子，α是将原相量反时针方向转120°，α2是将原相量反时针方向转240°；
ω为角速度。
例如，在一个实施例提供的所述发电机中性点接地系统参数模拟试验方法中，中性点不对称电压测量时，发电机中性点不接地，发电机定子外接试验电压，发电机带主变压器运行，将发电机转速升高至额定转速nN，并稳定在nN±0.05％nN后，读取发电机定子绕组三相电压和电压互感器TV测量的中性点电压，此时电压互感器TV测量的中性点电压即为中性点不对称电压。
例如，在一个实施例提供的所述发电机中性点接地系统参数模拟试验方法中，当发电机定子的试验电压最高，即为100％额定定子电压时,由于试验电压过高可能存在安全隐患，通过降低试验电压为30％发电机额定电压，再将此时电压互感器TV测量的中性点电压归算至100％额定电压下，归算后的发电机中性点电压即为中性点不对称电压。
例如，在一个实施例提供的所述发电机中性点接地系统参数模拟试验方法中，步骤S4中，中性点接地系统的中性点位移电压测量时，发电机中性点接入接地装置，发电机带主变压器运行，发电机升速至额定转速nN，稳定在nN±0.05％nN后，试验电压逐步升至30％～100％额定电压，读取发电机定子绕组三相电压和中性点电压，100％额定电压下的发电机中性点电压即为中性点位移电压。
例如，在一个实施例提供的所述发电机中性点接地系统参数模拟试验方法中，步骤S5中，中性点接地系统的单相接地最大电容电流测量时，发电机中性点不接地，发电机带主变压器运行，定子绕组单相接地，发电机升速至额定转速nN，稳定在nN±0.05％nN后，试验电压逐步升至20％～50％额定电压且控制单相接地故障电流不超过阈值电流，读取发电机定子绕组三相电压，读取单相接地电容电流并录取波形，将单相接地电容电流线性归算至100％额定电压下，此单相接地电容电流即为发电机单相接地最大电容电流。
例如，在一个实施例提供的所述发电机中性点接地系统参数模拟试验方法中，通过录波仪读取单相接地电容电流并录取波形。
例如，在一个实施例提供的所述发电机中性点接地系统参数模拟试验方法中，试验电压逐步升至20％～50％额定电压且控制单相接地故障电流不超过4A。
例如，在一个实施例提供的所述发电机中性点接地系统参数模拟试验方法中，中性点接地系统的单相接地最大故障电流测量时，发电机中性点接入接地装置，发电机带主变压器运行，发电机出口单相接地，发电机升速至额定转速nN，稳定在nN±0.05％nN后，试验电压逐步升至20％～50％额定电压且控制单相接地故障电流不超过阈值电流，读取发电机定子绕组三相电压，读取单相接地故障电流和发电机中性点电流并录取波形，将单相接地故障电流线性归算至100％额定电压下，此单相接地故障电流即为发电机单相接地最大故障电流。
例如，在一个实施例提供的所述发电机中性点接地系统参数模拟试验方法中，通过录波仪读取单相接地故障电流和发电机中性点电流并录取波形。
例如，在一个实施例提供的所述发电机中性点接地系统参数模拟试验方法中，试验电压逐步升至20％～50％额定电压且控制单相接地故障电流不超过4A。
例如，在一个实施例提供的所述发电机中性点接地系统参数模拟试验方法中，步骤S7中，中性点接地系统的传递过电压测量时，发电机中性点接入接地装置，发电机带主变压器运行，发电机升速至额定转速nN，稳定在nN±0.05％nN后，试验电压逐步升至20％～50％额定电压，将变压器高压侧突然短路，读取发电机定子绕组三相电压并录取波形，再将此时电压互感器TV测量的中性点电压归算至100％额定电压下，归算后的发电机中性点电压即为传递过电压。
例如，在一个实施例提供的所述发电机中性点接地系统参数模拟试验方法中，步骤S8中，中性点接地系统的操作过电压测量时，发电机中性点接入接地装置，发电机带主变压器运行，主变压器中性点不接地，高压侧带并联电容模拟长线路，发电机升速至额定转速nN，稳定在nN±0.05％nN后，试验电压逐步升至50％额定电压，投切电容，归算至额定定子电压下的发电机定子绕组过电压即为操作过电压。
例如，在一个实施例提供的所述发电机中性点接地系统参数模拟试验方法中，步骤S9中，中性点接地系统的暂态过电压测量测量时，发电机中性点接入接地装置，发电机带主变压器运行，发电机升速至额定转速nN，稳定在nN±0.05％nN后，试验电压逐步升至50％额定电压，通过投切接地开关使发电机定子绕组出口突然单相接地，归算至额定电压下的健全相的暂态过电压即为发电机单相接地暂态过电压。
本申请的发电机中性点接地系统参数模拟试验方法所带来的有益效果为：本申请通过配置发电机中性点接地装置(包括消弧线圈、高电阻接地装置、高阻抗接地装置)、并联电容器器和等比例缩小的发电机以及变压器，改变并联电容器器三相不同电容值造成不对称电压，改变接地变压器副边电阻和电抗、改变消弧线圈电抗值调节试验工况实现，能有效验证发电机中性点接地方式和接地装置参数是否满足工程要求，并为发电机接地装置的型式试验提供了思路和依据。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是发电机中性点接地系统通用原理图；
图2是发电机中性点接地系统参数模拟试验电气原理图；
图3a是主变压器高压侧中性点直接接地时计算传递过电压的近似简化电路图；
图3b是主变压器高压侧中性点不接地时计算传递过电压的近似简化电路图；
图4是孤光接地过电压与1/K值关系曲线图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
本申请提供一种发电机中性点接地系统参数模拟试验方法，包括以下步骤：
S1，将测量仪表以及接地装置接入发电机中性点接地系统；
S2，中性点接地系统的中性点不对称电压配置；
S3，中性点接地系统的中性点不对称电压测量；
S4，中性点接地系统的中性点位移电压测量；
S5，中性点接地系统的单相接地最大电容电流测量；
S6，中性点接地系统的单相接地最大故障电流测量；
S7，中性点接地系统的传递过电压测量；
S8，中性点接地系统的操作过电压测量；
S9，中性点接地系统的暂态过电压测量；
其中，步骤S3～S9之间的顺序可任意调整。
其中，发电机中性点接地系统参数涉及的设备包括发电机、发电机中性点接地装置、主变压器以及发电机至主变压器之间所有连接设备如励磁变压器、厂用变压器、电缆、母线等，定子绕组对地电容为分布电容，为方便分析，将定子绕组对地分布电容看成集中电容，且并联在发电机定子绕组出线端对地之间，发电机中性点接地装置可等效为电阻与电感的并联等效电路，发电机中性点接地系统通用原理图如图1所示。在计算发电机中性点电压时通常认为发电机三相对地电阻相等，忽略导线相间电容。
本申请针对发电机的发电机中性点不接地、经消弧线圈接地、经高电阻接地和经高阻抗接地等四种接地方式的接地系统参数提出一种模拟试验方法，接地系统参数包括发电机中性点不对称电压、位移电压、单相接地电容电流、单相接地最大故障电流、传递过电压、操作过电压、暂态过电压等。本申请配置的试验系统包括模拟发电机、发电机中性点接地装置、并联电容器和升压变压器以及相关测试设备。通过改变并联电容器器电容值造成发电机中性点产生不对称电压、改变消弧线圈电抗值或接地变压器副边电阻和电抗器、调节试验工况实现。本申请能有效验证发电机不同接地方式的性能，确定发电机中性点接地方式是否满足要求，为发电机中性点接地装置的型式试验提供了思路和依据。
其中，本申请试验系统中的发电机参数设置根据被模拟发电机参数按等比例缩小，升压变压器参数设置根据被模拟变压器参数按等比例缩小，并联电容器参数设置按照被模拟发电机单相对地电容进行设置，发电机中性点接地装置参数设置按被模拟发电机中性点接地装置(包括消弧线圈接地或高电阻接地或高阻抗接地)等比例缩小进行设置，并用便携式录波仪采集发电机中性点电压、电流、单相接地电流、三相定子电压，采样频率为10kHz；本申请通过构建等比例缩小的模拟试验物理模型，设计相关设备技术参数，搭建试验平台，开展发电机中性点不同接地方式的接地系统参数试验，为接地装置型式试验提供了有效的试验方法。
例如，在一个实施例提供的所述发电机中性点接地系统参数模拟试验方法中，步骤S2中，在进行模拟试验时，通过人为调整发电机三相对地并联电容使发电机三相对地电压不对称，中性点不对称电压为：
Figure BDA0003688775050000071
式(1)中：
Ubd为中性点不对称电压，V；
CA、CB、CC分别为发电机A、B、C的单相对地电容，实例取2.281μF；
YA、YB、YC分别为发电机A、B、C的三相导纳；
α和α2为运算子，α是将原相量反时针方向转120°，α2是将原相量反时针方向转240°；
ω为角速度，取314rad/s。
假如三相对地电容不对称时，三相电容差值相等，CA＝CB+ΔC，CC＝CB-ΔC，互差ΔC，则：
Figure BDA0003688775050000072
Figure BDA0003688775050000073
由式(2)和式(3)式可知，可以通过设定不对称电压确定需要配置的不对称对地电容值，反之，也可以通过配置三相不对称对地电容来改变不对称电压。
可以通过以下方式计算中性点接地系统的理论参数：
1)中性点不对称电压
由图1可得中性点不对称电压Ubd为：
Figure BDA0003688775050000081
2)中性点位移电压
由图1可得通用的中性点位移电压表达式为：
Figure BDA0003688775050000082
式(5)中：
Y0为发电机中性点导纳。
3)单相接地最大电容电流
单相接地最大电容电流IC∑为
Figure BDA0003688775050000083
式(6)中：
UN为发电机额定线电压，V；
C∑为发电机定子回路单相对地总电容，F，根据电容电流可以计算发电机定子绕组单相对地电容量。
4)单相接地最大故障电流
单相接地最大故障电流Ik为：
Figure BDA0003688775050000091
式(7)中：
Ik为单相接地最大故障电流，A；
Ir为单相接地最大阻性电流,
Figure BDA0003688775050000092
A；
Ic'为单相接地最大容性电流，
Figure BDA0003688775050000093
A。
5)传递过电压
计算传递过电压的近似简化电路如图3所示，其中图3a为主变压器高压侧中性点直接接地时的电路图；图3b为主变压器高压侧中性点不接地时的电路图。
当主变压器高压侧中性点直接接地时；
并联部分的等值阻抗为：
Figure BDA0003688775050000094
传递过电压为：
Figure BDA0003688775050000095
当主变压器高压侧中性点不接地时
并联部分的等值阻抗为：
Figure BDA0003688775050000096
传递过电压为：
Figure BDA0003688775050000097
例如，在一个实施例提供的所述发电机中性点接地系统参数模拟试验方法中，中性点不对称电压测量时，发电机中性点不接地，发电机定子外接试验电压，发电机带主变压器运行，将发电机转速升高至额定转速nN，并稳定在nN±0.05％nN后，读取发电机定子绕组三相电压和电压互感器TV测量的中性点电压，此时电压互感器TV测量的中性点电压即为中性点不对称电压。
例如，在一个实施例提供的所述发电机中性点接地系统参数模拟试验方法中，当发电机定子的试验电压最高，即为100％额定定子电压时,由于试验电压过高可能存在安全隐患，通过降低试验电压为30％发电机额定电压，再将此时电压互感器TV测量的中性点电压归算至100％额定电压下，归算后的发电机中性点电压即为中性点不对称电压。
例如，在一个实施例提供的所述发电机中性点接地系统参数模拟试验方法中，步骤S4中，中性点接地系统的中性点位移电压测量时，发电机中性点接入接地装置，发电机带主变压器运行，发电机升速至额定转速nN，稳定在nN±0.05％nN后，试验电压逐步升至30％～100％额定电压，读取发电机定子绕组三相电压和中性点电压，100％额定电压下的发电机中性点电压即为中性点位移电压。
例如，在一个实施例提供的所述发电机中性点接地系统参数模拟试验方法中，步骤S5中，中性点接地系统的单相接地最大电容电流测量时，发电机中性点不接地，发电机带主变压器运行，定子绕组单相接地，发电机升速至额定转速nN，稳定在nN±0.05％nN后，试验电压逐步升至20％～50％额定电压且控制单相接地故障电流不超过阈值电流，读取发电机定子绕组三相电压，读取单相接地电容电流并录取波形，将单相接地电容电流线性归算至100％额定电压下，此单相接地电容电流即为发电机单相接地最大电容电流，其中，通过录波仪读取单相接地电容电流并录取波形，试验电压逐步升至20％～50％额定电压且控制单相接地故障电流不超过4A。
例如，在一个实施例提供的所述发电机中性点接地系统参数模拟试验方法中，中性点接地系统的单相接地最大故障电流测量时，发电机中性点接入接地装置，发电机带主变压器运行，发电机出口单相接地，发电机升速至额定转速nN，稳定在nN±0.05％nN后，试验电压逐步升至20％～50％额定电压且控制单相接地故障电流不超过阈值电流，读取发电机定子绕组三相电压，读取单相接地故障电流和发电机中性点电流并录取波形，将单相接地故障电流线性归算至100％额定电压下，此单相接地故障电流即为发电机单相接地最大故障电流，其中，通过录波仪读取单相接地故障电流和发电机中性点电流并录取波形，试验电压逐步升至20％～50％额定电压且控制单相接地故障电流不超过4A。
例如，在一个实施例提供的所述发电机中性点接地系统参数模拟试验方法中，步骤S7中，中性点接地系统的传递过电压测量时，发电机中性点接入接地装置，发电机带主变压器运行，发电机升速至额定转速nN，稳定在nN±0.05％nN后，试验电压逐步升至20％～50％额定电压，将变压器高压侧突然短路，读取发电机定子绕组三相电压并录取波形，再将此时电压互感器TV测量的中性点电压归算至100％额定电压下，归算后的发电机中性点电压即为传递过电压。
例如，在一个实施例提供的所述发电机中性点接地系统参数模拟试验方法中，步骤S8中，中性点接地系统的操作过电压测量时，发电机中性点接入接地装置，发电机带主变压器运行，主变压器中性点不接地，高压侧带并联电容模拟长线路，发电机升速至额定转速nN，稳定在nN±0.05％nN后，试验电压逐步升至50％额定电压，投切电容，归算至额定定子电压下的发电机定子绕组过电压即为操作过电压。
例如，在一个实施例提供的所述发电机中性点接地系统参数模拟试验方法中，步骤S9中，中性点接地系统的暂态过电压测量测量时，发电机中性点接入接地装置，发电机带主变压器运行，发电机升速至额定转速nN，稳定在nN±0.05％nN后，试验电压逐步升至50％额定电压，通过投切接地开关使发电机定子绕组出口突然单相接地，归算至额定电压下的健全相的暂态过电压即为发电机单相接地暂态过电压。
将中性点接地回路的并联感抗与发电机电容回路的容抗并联，并联后容抗可看作发电机对地容抗，将中性点并联电阻看作中性点电阻，这样就可等效为高电阻接地方式，可以借鉴高电阻接地方式下的弧光接地过电压倍数与1/K(K为阻抗比)的关系曲线，作为高阻抗接地装置的弧光接地过电压与阻抗比的关系曲线，如图4所示。为满足弧光接地过电压不超过2.6UΦ，其中，UΦ为相电压，K应小于1.25。
综上所述，为兼顾发电机单相接地电流和弧光接地过电压，K取值范围应为1～1.25，推荐K的典型值为1.25。
模拟试验实例
1)模拟试验设备参数模型
A.发电机及主变压器参数
原型发电机额定容量为175MW，额定电压为13.8kV，定子绕组单相对地电容为2.281μF，主变压器额定电压为242kV/13.8kV，高低压绕组间电容为0.0062μF。
B.高阻抗接地系统参数
考虑到将发电机中性点位移电压要尽量减小，将发电机中性点接地故障电流IF限制设定在单相接地短时允许值(15A)内，取14.5A，按照阻抗比(电阻值/容抗值)为1.25(推荐值)计算。发电机定子绕组三相对地电容为2.281×3＝6.843μF，由于电容值无法连续调节，取较为接近的7.32μF电容值。
经计算接地变压器容量取140kVA，额定电压比为13.8kV/0.345kV＝40，额定电流比为10.2/405.8＝0.025，短路阻抗比为3％，过负荷系数为1.134。
C.高阻抗接地装置阻抗参数
考虑变压器的有功损耗通常不超过额定容量的2％，高阻抗接地装置中接地变压器的短路阻抗通常不超过3％。经计算，二次电阻器额定发热容量为74.2kW，额定电压为0.345/kV，额定发热电流为373A，额定电阻为0.513Ω，电阻器1min温升≤450K，调节范围15％--+10％。二次电阻器额定容量为57kvar,额定电压为0.345/kV，额定电流为286A，额定电感值为2.22mH，电抗器温升≤105K，调节范围15％～+10％。
2)试验系统及模拟机组参数
A.试验系统
整套试验系统由模拟某水电站#12发电机(175MW)、中性点高阻抗接地装置及相关测量系统组成。采用低压发电机定子绕组并联电容模拟原型发电机，其中模拟发电机组的原型机是由某电机厂制造完成的。动模试验用模型机组和中性点高阻抗接地装置动模试验模型是参照原型机的中性点接地装置相关额定参数，按照一定模拟比专门设计的。在模拟发电机定子绕组三相对地分别并联2.281μF电容，由于电容无法连续可调，实际并联电容A相为2.20μF、B相为2.44μF、C相为2.68μF，模拟变压器高低压绕组间电容每相为2.9nF，与现场实际变压器原副边电容3.1nF相当，故未再并联电容。采用ZH-102型便携式录波仪进行数据采集，采样频率为10kHz。
B.模拟发电机组参数
模拟某水电站#12发电机为1台10对极的凸极机，其额定转速为300r/min；每相定子绕组有5分支，其中，每相绕组的1、2、3分支和4、5分支分别引出中性点，且各分支绕组均有若干引出接头；励磁电流由励磁装置提供。模拟发电机额定容量31kVA，额定电压220V，额定电流81.35A，额定功率因数为0.9，定子绕组分支数为5。
C.模拟主变压器参数
模拟主变压器额定容量31kVA，额定电压800V/220V，额定电流22.37A/81.35A，接线组别为Yn，d11，阻抗电压为12.1％，接线方式三相变压器组，该低压绕组相间电容2.9nF/相。
3)试验结论
A.发电机中性点不对称电压随不对称电容改变而改变。
B.发电机中性点接地装置参数对位移电压存在较大的影响，可以通过优化设计能使位移电压达到最佳值。
C.发电机位移电压与中性点接地方式存在较大关系，消弧线圈接地方式位移电压最高，高阻抗接地方式位移电压次之，高电阻接地方式位移电压最低。
D.发电机单相接地故障电流与发电机接地方式有关，消弧线圈接地方式单相接地故障电流最小，高阻抗接地方式单相接地故障电流次之，高电阻接地方式单相接地故障电流最大。
E.单接地故障谐波电流与发电机接地方式有关，消弧线圈接地方式下定子绕组单相接地电流谐波成分较大，高阻抗接地和高电阻接地方式下定子绕组单接地故障电流谐波成分较小。
F.发电机出口传递过电压与发电机接地方式有关，高阻抗接地方式下传递过电压较低，变压器高压侧中性点不接地时的传递过电压高于变压器高压侧中性点接地时的传递过电压。
G.发电机出口操作过电压与发电机接地方式有关，发电机带100km模拟线路时，突然开断线路，发电机中性点通过高阻抗接地时的发电机出口操作过电压低于发电机中性点不接地时的操作过电压，均在2.6倍以内，满足要求。
H.高阻抗接地方式下发电机单相接地时的暂态过电压在2.6倍以内，满足要求。
I.发电机接地系统阻抗比选择优化设计值1.25时，位移电压、操作过电压、暂态过电压、接地电流均满足要求，突破了传统设计中阻抗比取1的设计理念。
J.高阻抗接地装置各种性能参数均满足要求，是大中型水轮发电机中性点接地装置的最佳选择。目前高阻抗接地装置已在多个大中型水轮发电机上应用，已得到业界普遍认同
尽管已经出于说明性目的对本申请的实施例进行了公开，但是本领域技术人员将认识的是：在不偏离如所附权利要求公开的本发明的范围和精神的情况下，能够进行各种修改、添加和替换。

Claims (15)

1.一种发电机中性点接地系统参数模拟试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将测量仪表以及接地装置接入发电机中性点接地系统；
S2，中性点接地系统的中性点不对称电压配置；
S3，中性点接地系统的中性点不对称电压测量；
S4，中性点接地系统的中性点位移电压测量；
S5，中性点接地系统的单相接地最大电容电流测量；
S6，中性点接地系统的单相接地最大故障电流测量；
S7，中性点接地系统的传递过电压测量；
S8，中性点接地系统的操作过电压测量；
S9，中性点接地系统的暂态过电压测量；
其中，步骤S3～S9之间的顺序可任意调整。
2.根据权利要求1所述发电机中性点接地系统参数模拟试验方法，其特征在于，发电机中性点接地系统包括发电机、发电机中性点接地装置、主变压器以及发电机至主变压器之间的励磁变压器、厂用变压器、电缆和母线。
3.根据权利要求1所述发电机中性点接地系统参数模拟试验方法，其特征在于，步骤S2中，通过人为调整发电机三相对地并联电容使发电机三相对地电压不对称，中性点不对称电压为：
Figure FDA0003688775040000011
其中，Ubd为中性点不对称电压，V；
CA、CB、CC分别为发电机A、B、C的单相对地电容；
YA、YB、YC分别为发电机A、B、C的三相导纳；
α和α2为运算子，α是将原相量反时针方向转120°，α2是将原相量反时针方向转240°；
ω为角速度。
4.根据权利要求1所述发电机中性点接地系统参数模拟试验方法，其特征在于，步骤S3中，中性点不对称电压测量时，发电机中性点不接地，发电机定子外接试验电压，发电机带主变压器运行，将发电机转速升高至额定转速nN，并稳定在nN±0.05％nN后，读取发电机定子绕组三相电压和电压互感器TV测量的中性点电压，此时电压互感器TV测量的中性点电压即为中性点不对称电压。
5.根据权利要求4所述发电机中性点接地系统参数模拟试验方法，其特征在于，当发电机定子的试验电压最高，即为100％额定定子电压时,由于试验电压过高可能存在安全隐患，通过降低试验电压为30％发电机额定电压，再将此时电压互感器TV测量的中性点电压归算至100％额定电压下，归算后的发电机中性点电压即为中性点不对称电压。
6.根据权利要求1所述发电机中性点接地系统参数模拟试验方法，其特征在于，步骤S4中，中性点接地系统的中性点位移电压测量时，发电机中性点接入接地装置，发电机带主变压器运行，发电机升速至额定转速nN，稳定在nN±0.05％nN后，试验电压逐步升至30％～100％额定电压，读取发电机定子绕组三相电压和中性点电压，100％额定电压下的发电机中性点电压即为中性点位移电压。
7.根据权利要求1所述发电机中性点接地系统参数模拟试验方法，其特征在于，步骤S5中，中性点接地系统的单相接地最大电容电流测量时，发电机中性点不接地，发电机带主变压器运行，定子绕组单相接地，发电机升速至额定转速nN，稳定在nN±0.05％nN后，试验电压逐步升至20％～50％额定电压且控制单相接地故障电流不超过阈值电流，读取发电机定子绕组三相电压，读取单相接地电容电流并录取波形，将单相接地电容电流线性归算至100％额定电压下，此单相接地电容电流即为发电机单相接地最大电容电流。
8.根据权利要求7所述的发电机中性点接地系统参数适用性试验验证方法，其特征在于，通过录波仪读取单相接地电容电流并录取波形。
9.根据权利要求7所述的发电机中性点接地系统参数适用性试验验证方法，其特征在于，试验电压逐步升至20％～50％额定电压且控制单相接地故障电流不超过4A。
10.根据权利要求1所述发电机中性点接地系统参数模拟试验方法，其特征在于，步骤S6中，中性点接地系统的单相接地最大故障电流测量时，发电机中性点接入接地装置，发电机带主变压器运行，发电机出口单相接地，发电机升速至额定转速nN，稳定在nN±0.05％nN后，试验电压逐步升至20％～50％额定电压且控制单相接地故障电流不超过阈值电流，读取发电机定子绕组三相电压，读取单相接地故障电流和发电机中性点电流并录取波形，将单相接地故障电流线性归算至100％额定电压下，此单相接地故障电流即为发电机单相接地最大故障电流。
11.根据权利要求10所述的发电机中性点接地系统参数适用性试验验证方法，其特征在于，通过录波仪读取单相接地故障电流和发电机中性点电流并录取波形。
12.根据权利要求10所述的发电机中性点接地系统参数适用性试验验证方法，其特征在于，试验电压逐步升至20％～50％额定电压且控制单相接地故障电流不超过4A。
13.根据权利要求1所述发电机中性点接地系统参数模拟试验方法，其特征在于，步骤S7中，中性点接地系统的传递过电压测量时，发电机中性点接入接地装置，发电机带主变压器运行，发电机升速至额定转速nN，稳定在nN±0.05％nN后，试验电压逐步升至20％～50％额定电压，将变压器高压侧突然短路，读取发电机定子绕组三相电压并录取波形，再将此时电压互感器TV测量的中性点电压归算至100％额定电压下，归算后的发电机中性点电压即为传递过电压。
14.根据权利要求1所述发电机中性点接地系统参数模拟试验方法，其特征在于，步骤S8中，中性点接地系统的操作过电压测量时，发电机中性点接入接地装置，发电机带主变压器运行，主变压器中性点不接地，高压侧带并联电容模拟长线路，发电机升速至额定转速nN，稳定在nN±0.05％nN后，试验电压逐步升至50％额定电压，投切电容，归算至额定定子电压下的发电机定子绕组过电压即为操作过电压。
15.根据权利要求1所述发电机中性点接地系统参数模拟试验方法，其特征在于，步骤S9中，中性点接地系统的暂态过电压测量测量时，发电机中性点接入接地装置，发电机带主变压器运行，发电机升速至额定转速nN，稳定在nN±0.05％nN后，试验电压逐步升至50％额定电压，通过投切接地开关使发电机定子绕组出口突然单相接地，归算至额定电压下的健全相的暂态过电压即为发电机单相接地暂态过电压。
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