【摘要】通過發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)接地方式進(jìn)行分析，對發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地變壓器選型進(jìn)行計(jì)算，指出發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地變壓器的參數(shù)選擇與發(fā)電機(jī)定子一點(diǎn)接地保護(hù)相配合。在發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣電氣強(qiáng)度有較高安全系數(shù)的情況下，根據(jù)接地電阻所確定的故障電流大小，確定發(fā)電出口PT發(fā)生單相接地是否能引起接地保護(hù)動(dòng)作。

【關(guān)鍵詞】發(fā)電機(jī)；中性點(diǎn)；接地變壓器；一點(diǎn)定子接地保護(hù)；熔斷器

隨著發(fā)電機(jī)單機(jī)容量的不斷增大，發(fā)電機(jī)定子繞組對地電容不斷增加，相應(yīng)的單相接地電流不斷增加，發(fā)電機(jī)一旦發(fā)生單相接地故障，接地電流經(jīng)故障點(diǎn)、三相對地電容、三相定子繞組而構(gòu)成通路。當(dāng)接地電流較大時(shí)，能在故障點(diǎn)引起電弧，造成定子繞組和定子鐵芯燒傷，甚至擴(kuò)大為相間或匝間短路。定子繞組單相接地保護(hù)在預(yù)防內(nèi)部故障的發(fā)生中起重要作用，該保護(hù)的可靠與靈敏動(dòng)作可大大降低發(fā)展成更為嚴(yán)重的內(nèi)部短路故障的幾率，減小發(fā)展成為對定子損傷更嚴(yán)重故障的可能。

1、發(fā)電機(jī)定子單相接地電流電壓值

假設(shè)故障點(diǎn)位于定子繞組A相距中性點(diǎn)α處，α為中性點(diǎn)到故障點(diǎn)的匝數(shù)占一相串聯(lián)的總匝數(shù)的百分比，由于接地電流非常小，定子繞組感抗又遠(yuǎn)小于對地容抗，可完全忽略定子繞組感抗壓降，這樣定子繞組任意一相和任意一點(diǎn)的零序電壓，即故障點(diǎn)的零序電壓：；故障點(diǎn)的零序電流：；——故障點(diǎn)零序電壓，——故障點(diǎn)的零序電流。可見，發(fā)電機(jī)的零序電壓和零序電流均與α成正比，當(dāng)α≈1即發(fā)電機(jī)線附近此時(shí)零序電壓和零序電流最大。

2、發(fā)電機(jī)機(jī)端附近定子接地電流計(jì)算

某百萬機(jī)工程發(fā)電機(jī)經(jīng)接地變壓器接地，升壓站為雙母線設(shè)置，經(jīng)220kV線路送出。 發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生一點(diǎn)接地故障時(shí)，接地故障電流的大小主要取決于定子繞組每相對地電容值的大小及接地點(diǎn)的位置。對該工程發(fā)電機(jī)繞組一點(diǎn)接地故障電流進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算過程如下：

發(fā)電機(jī)定子繞組單相對地電容值；發(fā)電機(jī)出口至升壓主變低壓繞組間每相對地等值電容；勵(lì)磁變每相對地等值電容；發(fā)變組回路的總電容為以上各項(xiàng)電容累加電容值： ；從發(fā)電機(jī)端看入的每相對地等值容抗： ； 從發(fā)電機(jī)星形中性點(diǎn)看入的對地容抗： ；發(fā)電機(jī)端發(fā)生定子繞組一點(diǎn)接地故障時(shí)的故障電流值為（取發(fā)電機(jī)額定電壓為=27kV）： =3.85A

機(jī)端發(fā)生定子繞組一點(diǎn)接地故障時(shí)的故障電流已超過規(guī)程規(guī)定的允許值，因而須按照 ANSI/IEEE C37.101“發(fā)電機(jī)接地保護(hù)導(dǎo)則”的要求在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)與地之間接入接地變壓器或消弧線圈，本工程采用接地變壓器。根據(jù)理論分析計(jì)算，當(dāng)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地電阻值等于或近似于從發(fā)電星形中性點(diǎn)看入的對地容抗值時(shí)，限制定子一點(diǎn)接地故障時(shí)的定子繞組弧光暫態(tài)過電壓和接地電流的綜合性能較好。因此接地變壓器一次側(cè)電阻值為： ，此時(shí)發(fā)電機(jī)機(jī)端定子一點(diǎn)接地電流為：

IEEE相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)正是引用了該結(jié)果。

3、發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)整定

發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)經(jīng)接地變壓器接地，當(dāng)定子繞組發(fā)生單相接地時(shí)基波零序等效電路圖如下；

考慮發(fā)電機(jī)發(fā)生機(jī)端接地故障時(shí)，根據(jù)規(guī)程規(guī)定的接地故障電流值，通過圖1-1等效電路圖計(jì)算接地過渡電阻值，以這個(gè)電阻值作為接地電阻報(bào)警值和跳閘值的整定依據(jù)。根據(jù)最終計(jì)算的整定值低電阻跳閘段時(shí)間為0.3～0.5S。

接地零序電流反應(yīng)的是流過發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)連線上的接地工頻零序電流，它的動(dòng)作電流整定值為： ；——發(fā)電機(jī)機(jī)端單相金屬性接地時(shí)負(fù)載電阻上的工頻零序電流/A；——可靠系數(shù)，一般取1.1。

零序電流動(dòng)作時(shí)間整定值0.3S，動(dòng)作于跳閘停機(jī)動(dòng)作時(shí)間整定值，動(dòng)作于跳閘停機(jī)。根據(jù)規(guī)程要求熔斷器的I-t特性應(yīng)與發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)特性相配合，以保證在電壓互感器回路發(fā)生單相金屬性接地短路時(shí)熔斷器先熔斷。

4、結(jié)論

根據(jù)發(fā)電機(jī)回路設(shè)備參數(shù)建立發(fā)電機(jī)主回路圖及等效圖，發(fā)變組回路容性阻抗及電流值進(jìn)行計(jì)算，國內(nèi)一般采用火電機(jī)組高阻接地，當(dāng)接地電流過大時(shí)，需要跳閘停機(jī)。因此為避免發(fā)變組保護(hù)一點(diǎn)定子接地保護(hù)因PT一次側(cè)熔斷器熔斷而導(dǎo)致電廠停機(jī)，需要中性點(diǎn)接地變一次側(cè)發(fā)電機(jī)容性電流和故障電流進(jìn)行分析計(jì)算，選擇合適的發(fā)電機(jī)出口熔斷器是必要的。