发电机中性点接地方式种类与选取-中试控股

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发电机中性点接地方式种类与选取

时间：2020-07-31

发电机中性点接地方式种类与选取

发电机中性点接地方式种类与选取。
发电机中性点接地方式种类与选取
一、发电机是电力系统的核心元件，随单机容量的不断增加，对其可靠性要求也越来越高。国内外的运行经验均表明，在全部发电机事故中，定子绝缘故障所占的比例最大。特别是当发电机中性点接地方式选择不当时，流经故障点的电流太大，或者由此引起过电压而导致多点接地，这两种情况都会严重烧损铁芯而酿成重大事故。因此，结合实际运行情况合理选择发电机中性点接地方式，从而对发电机定子绝缘故障施行有效的保护，对提高发电机运行的可靠性有重要的意义。一种合理的中性点接地方式应保证：
1.故障时流经故障点的电流及其作用时间不致使发电机铁芯严重烧损。
2.故障时发生在健全相上的过电压应尽可能低。
3.保护的灵敏度和运行的灵活性。对于大、中型发电机组，目前采用较多的是高电阻接地和谐振接地（小阻抗接地，包括小电阻接地和小电抗接地，已越来越少地用于实际运行中）。
下面主要针对这两种接地方式进行研究和分析。
二、故障电流及其对铁芯的烧损试验发电机定子绕组一点接地时，流经故障点的电流取决于接地点的阻抗，而故障持续时间则取决于运行方式。当发电机出现接地故障时，高电阻接地方式要求立即停机退出运行，故障时间一般在１秒钟以内；谐振接地则可在规定时间内（如半小时或数小时）带故障运行。但是无论哪种接地方式都应确保定子绕组一点接地时铁芯不被严重烧损。因此，铁芯对故障电流的耐受情况是选择发电机接地方式的前提。铁芯烧损有两种类型：
1.单相接地后电弧熔焊故障点附近的叠片，进而涡流发热导致铁芯大面积烧损；
2.因故障后发展成相间短路而将铁芯烧毁。从试验情况看，高电阻接地（即大电流方式）瞬时跳闸的运行方式，铁芯只有很轻微的焊熔现象，只需略作修补即可。
另外，因故障持续时间极短（在１秒钟以内），涡流发热或相间短路等继发性故障出现的可能性极小。消弧线圈接地（即小电流方式）时，虽然对铁芯的烧损甚小或无烧损，但长时间带故障运行对绝缘的破坏相当严重，而且在此种接地方式下，故障时由电弧燃烧不稳定所引起的过电压比高电阻接地时严重，而这两方面都增大了相间短路的可能性。
三、单相接地故障时的过电压发电机内部单相接地时会导致健全相电压升高，一种合理的中性点接地方式还应有效地限制过电压，以避免由之而引起的继发性故障或潜在性故障。从网络暂态分析仪的模拟结果看，高电阻接地、谐振接地和不接地三种方式的过电压具有以下特点：
1.单相接地电弧稳定燃烧时，这三种接地方式的暂态过电压基本上在2.5pu。（相电压峰值）左右，高电阻接地时略低；而工频过电压则均为1.8倍。
2.单相接地电弧多次重燃时，高电阻接地的暂态过电压与电弧稳定燃烧时相同。但谐振接地时，暂态过电压随着电源频率偏移额定值而明显增大。事实上一旦发电机发生接地故障。一般都伴随着运行频率在短时间内发生变化，因此出现较高过电压的现象是难免的。对于中性点不接地情况，过电压将更高。
3.高电阻接地时，过电压只需10ms就可完成衰减过程；而谐振接地时，约需500ms才衰减完毕。中性点不接地时，过电压的衰减时间更长。总之，发电机单相接地时，高电阻接地的过电压值和持续时间最小，中性点不接地时的过电压最严重，而谐振接地则基本上介于二者之间。
发电机中性点接地方式种类与选取
四、发电机接地方式的选择，除了技术上的问题以外，还有经验和习惯问题。在我国几十年来一直沿用谐振接地方式，并在发电机运行规程中有明确的技术规定。但这种方式存在以下两个问题：
1.故障时的过电压较严重；
2.带故障运行时增大了继发性故障发生的可能性。
谐振接地的主要特点是：发电机内部一点接地时，继电保护可不直接动作于停机。对于一些小容量的电力系统，这种运行方式可减少对系统的冲击。但是，经过几十年的发展，系统容量不断增加，其中一台机组退出运行对系统已构不成危险。另一方面，发电机出现一点接地时在很大程度上意味着机组的其它绝缘部位也有问题，瞬时接地的情况极少。在带故障运行这种异常工况下所出现的过电压，即使不至于马上引发两点接地，至少对绝缘材料的寿命会有较大的影响。一旦出现两点接地，不管同相还是异相，都很危险。假使两点接地发生在同一相上的两端，这时的电流可能接近三相短路电流，而电流差动保护又无法检测这种故障，直到故障持续而引发相间短路时才能实现停机。这种事故是很严重的。从国内发电机运行情况看，铁芯严重烧损的事故也应该引起各方面的高度重视。高电阻接地除了把故障电流限制到对铁芯无损害外，还降低了故障时的过电压值和过电压持续时间，从而提高了发电机运行的可靠性。另外，我国发电机运行规程中规定，对于容量大于150Mw的汽轮发电机和大于50Mw的水轮发电机，定子出现单相接地时要求立即停机。在这种情况下，显然采用高电阻接地比谐振接地更合理。
综上所述：发电机中性点接地方式选取：
1.从保护铁芯不被严重烧损的观点看，发电机应选择高阻抗接地方式（包括高电阻、谐振等），以有效地限制故障电流。
2.当系统容量远大于单台发电机的容量时，应优先选用高电阻接地方式。
3.容量较小的系统可采用谐振接地方式，使之可带故障短时运行，以减小突然停机对系统引起的冲击。但故障电流不应大于5A，且带故障运行时间应尽可能缩短，如不超过半小时，以减小对发电机的危害。