CN206461351U - 一种发电机中性点接地非线性电阻装置 - Google Patents

Abstract

一种发电机中性点接地非线性电阻装置，包括输入端、大容量过电压抑制器（APB‑YZ）、中性点接地变压器（JDB）和二次回路非线性电阻（AFR），所述的中性点接地变压器（JDB）的一次连接端与输入端通过隔离开关（QF）相连接，大容量过电压抑制器（APB‑YZ）与中性点接地变压器（JDB）的接入端并联接地，且通过模拟量输出到后台。有益效果：它采用的单相变压器为干式绝缘变压器，工作性能稳定，抗冲击能力强。变压器二次侧采用非线性电阻。发电机中性点非线性电阻装置比一般配置增加了保护发电机中性点绝缘的专用避雷器，可配备电流和动作记录仪，正常时可监视中性点不平衡电流，出现单相接地故障时，可记录动作次数。

Description

一种发电机中性点接地非线性电阻装置

技术领域

本实用新型涉及发电机组中采用非线性电阻接地的消弧、过流和过电压保护领域，具体来说是一种新型的发电机中性点接地成套装置。

背景技术

发电机在运行中，发生单相接地是最常见的故障，其故障点出现电弧接地时会进一步扩大定子绕组绝缘损害甚至铁芯灼伤烧结，如不及时发现并快速切除故障，将发展成为相间或匝间短路。基于上述原因，国际广泛采用发电机中性点高阻接地，以限制接地电流，防止各种过电压的危害。中性点通过非线性电阻器接地可以把故障电流限制到适当值，提高继电保护的灵敏度作用于跳闸，同时又使故障点仅可能发生局部轻微灼伤，把暂态过电压限制到正常线电压对中性点电压的2倍，限制电弧的重燃，防止弧光间隙过电压损坏主设备，同时可有效防止铁磁谐振过电压，从而保证发电机的安全。

新在线股份公司对此进行了很多的研究和试验，也采取了一系列的消谐和抑制过电压措施，并付诸实施。这些措施一般可归纳为三大类：

一是系统增加过电压的阻容吸，消除过电压产生的条件；

二是谐振发生后接入非线电阻，增大回路阻尼效应，抑制谐振和过电压能量；

三是改变发电机中性点接线方式，使发电机的电感在激发条件下不改变，不具谐振发生条件同时二次增设非线性电阻通过接地变能量转换，使发电机接地回路中感抗增加，减小小接地电流。

人们对此做了大量的分析研究，采取了不少措施防止谐振发生，然而由于系统结构的复杂性和运行方式的灵活，造成运行参数具有随机性。同时也因现存的各种消谐措施的局限性，使得只能在某些情况下消除过电压和单相接地电流。单相接地后，发电机绕组通过系统电容形成的电流使电力系统安全运行的重要原因。因此，有必要在分析发电机系统单相接地机理的基础上探讨限流、限压措施，以便在实际工作中有针对性地预防、消除发电机系统单相接地过电压。对接地变压二次接线部分电阻接地型式进行优化，以新型的方式代替传统统的线性电阻有现实的意义。

实用新型内容

本实用新型公开的一种发电机中性点非线性电阻装置，与现有技术相比在消除谐振和限制接地电流方面具有突出的作用，当出现谐振时，将产生高于额定值几倍甚至几十倍的过电压和过电流，会导致发电机定子绕组烧损缺陷。本实用新型可以自动检测电路中是否存在谐振，并且直接利用非线性电阻特性破坏消除谐振产生的条件，非线性电阻的巨大能容很快的吸收谐振能量，以防止过电压把发电机定子绕组烧坏击穿，同时防止电网导线对地电容较大的系统中，其暂态过程往往容易产生超低频振荡过电流，导致间隙过电压损坏发电机定子绕组的事故发生。

当单相接地发生故障，引发高倍过电压时，发电机中性点电压会同时升高，非线性电阻立即响应而导通，将电压限制在设定范围内，系统的过电压也被限制在2倍以下。经非线性电阻接地的系统过电压被限制在绝缘允许范围内，发电机绕组的绝缘被高压冲击的可能性减小。同时串入阻抗，把容性电流转化成电阻电流，限制控制接地电流小于15A。非线性电阻保持低电压水平，电阻中流过的电流较小，可维持运行，也可以通过选线柜故障馈线进行延时切除或快速切除。

当系统发生单相弧光接地时，非线性电阻及时吸收接地电荷能量，同时限制弧道的回复电压，使接地电流过零后不容易重燃，弧光很快熄灭。

装置的氧化锌阀片组有多路非线性电阻并联，各路的伏安特安全一致。设计时按300%的容量计算（即使损坏50%以上仍然正常运行），每一路都串有特制熔丝，以保证整个阀片组正常运行。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种发电机中性点接地非线性电阻装置，包括输入端、大容量过电压抑制器（APB-YZ）、中性点接地变压器（JDB）和二次回路非线性电阻（AFR），所述的中性点接地变压器（JDB）的一次连接端与输入端通过隔离开关（QF）相连接，大容量过电压抑制器（APB-YZ）与中性点接地变压器（JDB）的接入端并联接地，且通过模拟量输出到后台；所述的中性点接地变压器（JDB）的二次连接端与二次回路非线性电阻（AFR）连接，且二次回路非线性电阻（AFR）与电流表串联，电压表并联。

所述的输入端为发电机中性点联结电缆或架高线。

发电机中性点联结电缆或架高线并联连接有高压带电显示器（SV）。

所述的二次回路非线性电阻（AFR）为非线性低梯度氧化锌电阻。

有益效果

发电机中性点非线性电阻装置连接在发电机中性点上，当电网或发电机定子绕组发生单相接地故障时，向接地点提供附加阻性电流，使接地点电流由容性变成阻容性电流，从而保证产生的过电压不超过2倍的相电压。

发电机中性点非线性电阻装置在设计参数时，力求将总的接地电流控制在15A以内，不仅可以满足继电保护灵敏度的要求，同时也可减轻发电机定子绕组接地时铁芯的损伤。

发电机中性点非线性电阻装置将零散的单相变压器、非线性电阻器、电流互感器、测量控制器和仪表、接地保护输出端子等电器设备整体组合在一个封闭金属柜内，并可选配隔离开关、避雷器，成套供货；安全可靠性高，布置清晰整齐，便于安装调试及操作维护。它采用的单相变压器为干式绝缘变压器，工作性能稳定，抗冲击能力强。变压器二次侧采用非线性电阻。

发电机中性点非线性电阻装置比一般配置增加了保护发电机中性点绝缘的专用避雷器，可配备电流和动作记录仪，正常时可监视中性点不平衡电流，出现单相接地故障时，可记录动作次数；且可为保护和监控系统提供模拟量输出。

发电机中性点非线性电阻装置中装设干式单相接地变压器及相应的过电压保护器，柜中还装设单相隔离开关，以便在进行检修或实验时隔离电源。

附图说明

图1为本实用新型的电路结构示意图。

具体实施方式

为使对本实用新型的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：

如图1所示，一种发电机中性点接地非线性电阻装置，包括输入端、大容量过电压抑制器（APB-YZ）、中性点接地变压器（JDB）和二次回路非线性电阻（AFR），所述的中性点接地变压器（JDB）的一次连接端与输入端通过隔离开关（QF）相连接，大容量过电压抑制器（APB-YZ）与中性点接地变压器（JDB）的接入端并联接地，且通过模拟量输出到后台；所述的中性点接地变压器（JDB）的二次连接端与二次回路非线性电阻（AFR）连接，且二次回路非线性电阻（AFR）与电流表串联，电压表并联。

所述的输入端为发电机中性点联结电缆或架高线。

发电机中性点联结电缆或架高线并联连接有高压带电显示器（SV）。

所述的二次回路非线性电阻（AFR）为非线性低梯度氧化锌电阻。

实际使用时，单相接地变压器实时检测发电机中性点的电压，接地变压器的二次侧检测电压的波动，用于判断系统是否有谐波、过电压、弧光接地，单相金属性接在并送到控制器，判断谐振及过电压、母线接地结果，这样就保证了过电压的抑制，保证了发电机定子绕组铁芯的安全，以保证抑制铁磁谐振和过电压的实现。采用高性能的单片微机作为核心元件，对零序电压进行遁环检测。正常工作情况下，该电压小于15V，装置内的非线性电阻处于阻断状态，对系统运行不产生影响。当发电贡中性点电压大于30V时，系统出现故障。置开始对此信号进行数据采集，通过电路对信号进行数字测量、滤波、放大等数字信号处理技术，然后对检测到的数据进行分析、计算，得出故障类型。如果当前是铁磁谐振，系统立即启动非线性电阻电路，使非线性电阻导通，让铁磁谐振在阻尼作用下迅速消失。此时，CPU系统进行记录、存贮，并自动报警、显示谐振信息（时间、频率、电压值）。如果电路是过电压或单相接地故障，微机系统检测后，分别给出显示和报警，并记录、存贮有关故障信息。CPU系统处理完最后，返回起始状态，并继续检测电路中的状态。

本装置采用C语言和汇编语言编制软件，软件由监控程序、运算程序、诊断程序、消谐、故障记录等部分构成。由实时监控程序完成电压检测、采样、诊断、消谐、时钟、键盘命令以及显示等任务。当电网或发电机定子绕组发生单相接地故障时，向接地点提供附加阻性电流，使接地点电流由容性变成阻容性电流，从而保证产生的过电压不超过2倍的相电压。

为有效减轻发电机定子绕组接地时铁芯的损伤，同时可以满足继电保护灵敏度的要求，0.4KV～35KV发电机中性点经接地变压器二次非线性电阻接地，经过多年运行，在防止接地时发电机定子绕组的铁芯的损伤和抑制谐振过电压方面取得了显著效果。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (4)

1.一种发电机中性点接地非线性电阻装置，包括输入端、大容量过电压抑制器、中性点接地变压器和二次回路非线性电阻，其特征在于，所述的中性点接地变压器的一次连接端与输入端通过隔离开关相连接，大容量过电压抑制器与中性点接地变压器的接入端并联接地，且通过模拟量输出到后台；所述的中性点接地变压器的二次连接端与二次回路非线性电阻连接，且二次回路非线性电阻与电流表串联，且二次回路非线性电阻与电压表并联。

2.根据权利要求1所述的一种发电机中性点接地非线性电阻装置，其特征在于，所述的输入端为发电机中性点联结电缆或架高线。

3.根据权利要求2所述的一种发电机中性点接地非线性电阻装置，其特征在于，发电机中性点联结电缆或架高线并联连接有高压带电显示器。

4.根据权利要求1所述的一种发电机中性点接地非线性电阻装置，其特征在于：所述的二次回路非线性电阻为非线性低梯度氧化锌电阻。