三峡发电机中性点接地方式及接地装置选型.doc

1 三峡发电机中性点接地方式及接地装置选型摘要: 通过三峡左岸电站水轮发电机的中性点接地方式进行分析,对发电机中性点接地变压器的选型进行了计算,指出发电机中性点接地变压器的参数选择必须与发电机定子一点接地保护相配合。在发电机定子绕组绝缘电气强度有较高安全系数的情况下, 接地电阻的选取应主要服从与定子一点接地保护的配合及限制接地故障电流的需要。关键词:发电机中性点接地方式变压器定子保护三峡左岸电站的 14 台水轮发电机分别由 ABB 和阿斯通、西门子和通用电气加拿大公司两方提供, 在所投报的发电机技术投标方案中, 对于发电机的中性点接地方式均采用了通过单相接地变压器接地的方式, 没有采用国内通常采用的经消弧线圈接地方式。为此。有必要对三峡电站发电机中性点采用经接地变压器接地的方式进一步探讨, 对接地变压器的 2 主要参数进行复核计算, 对发电中性接地方式与发电机定子一点接地保护的配合问题进行分析。 1 发电机中性点接地方式的选择三峡左岸电站机组的招标文件中对于发电机中性接地方式没作硬性要求, 卖方可根据自己的经验和业绩推荐采用接地变压器接地方式或消弧线圈接地方式, 但要求接地方式的选择应和发电机的 100% 范围定子一点接地保护相关联,以保证当发电机一次测系统发生一点接地故障时, 在发电机定子一点接地保护配合下, 能够以尽可能短的时间切除接地故障,防止发电机定子铁芯和定子绕组受损。 发电机定子绕组发生一点接地故障时的故障电流值发电机定子绕组发生一点接地故障时, 接地故障电流的大小主要取决于定子绕组每相对地电容值的大小及接地点的位置。 ABB 公司设计的三峡电站发电机定子绕组单相对地电容值为 μf ,西门子公司和加拿大 GE 公司联合设计的发电机定子绕组单相对地电容值为 μf, 因此可在此基础上对三峡电站发电机绕组一点接地故障电流进行计算, 计算过程如下(以 ABB 的发电机为例): 3 发电机定子绕组单相对地电容值 Cw = μf 发电机出口至升压主变低压绕组间每相对地等值电容 Ct = μ f( 经验值) 总的每相对地电容值 C0=Cw+Ct= μf 从发电机端看人的每相对地等值容抗: Xc0 = 1/wC0=1/2 π fC0=1/314 × × 10-6=( Ω/相) 从发电机星形中性点看入的对地容抗: Xcn = Xc0/3 = 528( Ω/相) 三峡机组在发电机端发生定子绕组一点接地故障时的故障电流值为( 取发电机额定电压为 Ue = 20kV) : J0=Ue/(1/2) = 20000/(31/2 × 528) = 同理可求得西门子公司和加拿大 GE 公司联合设计的发电 4 机( 定子绕组单相对地电容值为 μ f) 发生机端定子绕组一点接地故障时的故障电流值为 。根据上面计算的结果, 三峡机组在机端发生定子绕组一点接地故障时的故障电流已远超过了有关规程规定的允许值,因而须按照 ANSI/IEEE “发电机接地保护导则”的要求在发电机中性点与地之间接入接地变压器或消弧线圈来限制定子一点接地时的故障电流并在发电机定子一点接地保护装置的配合下快速切除接地故障,以防止发电机定子铁芯烧损。 发电机中性点接地方式的选择三峡电站水轮发电机中性点接地方式的选择主要依据以下两点:●根据 IEEE 有关标准的推荐。对于三峡电站这种定子绕组对地电容比较大的发电机所适用的中性点接地方式应保证发生定子一点接地故障时中性点的暂态过电压不超过分许值且与最大接地故障电流的时间特性相适应。根据这一原则进行相应分析计算的结果表明, 对于三峡发电机的中性点采用经接地变压器的高电阻接地方式是合适的。 5 ●中标厂商在其大型水轮发电机中性点接地方式方面的经验。 ABB 、加拿大 GE 和西门子公司都有过制造与三峡机组相近容量水轮发电机的良好业绩, 在这几家公司及西方其他水轮发电机制造厂商所生产的大型水轮发电机中, 基本上都采用发电机中性点接地变压器接地的方式,运行情况良好。 中性点接地电阻值的选取根据理论分析计算, 当发电机中性点接地电阻值等于或近似于从发电星形中性点看入的对地容抗值时, 限制定子一点接地故障时的定子绕组弧光暂态过电压和接地电流的综合性能较好。当然由于发电机定子绕组对地电容值的测量及计算会有误差, 因此在实际运行中对于限制接地故障时的弧光暂态过电压和接地故障电流有最佳效果的中性点接地电阻值还需由现场试验决定。表1 是在几种大型水轮发电机定子织组对地电容值下当发电机中性点选取不同阻值的接地电阻时发生定子一点接地故障的发电机定子绕组弧光暂态过电压的关系。附表 6 对比方案 123 7 接地电流最大中性点