发电机中性点接地方式的优缺点分析.pdf

1 发电机中性点接地方式的优缺点分析发电机中性点接地方式的优缺点分析 发电机中性点接地的五种方式发电机中性点接地的五种方式 随着电力系统发电机装机容量和单机容量由小到大的不断快速 增大 发电机中性点的接地方式经历了以下五种方式的变化和发展 中性点经高电阻 发电机中性点接地电阻柜 接地 中性点经消弧线圈 谐振 接地 中性点不接地 中性点直接接地 中性点经低阻抗接地 发电机中性点接地方式优缺点 对于 300MVA 及以上的大容量发电机组 目前世界各国普遍采用的是第 种或第 种接地方式 采用第 接地方式 中性点经高电阻接地的主 要目的 是限制接地电弧重燃 中性点出现的积累性电压升高 从而降 低电弧接地过电压 发电机中性点经高电阻接地方式有许多方案 其中 以单相配电变压器电阻的方案为最优 配电变压器二次侧所接的电阻为 一消能元件 可增大零序回路阻尼 抑制暂态过电压 但因此也增大了 接地电流 这就要求当发电机定子绕组发生单相接地故障时能迅速切除 机组 由于此种装置简单且易于配置 故得到广泛的应用 在西方欧美 国家已经形成一种使用惯例 在国内许多大型汽轮发电机组和水轮发电 机也都采用配电变压器的接地方式 但是这种接地方式的缺点是无法减 小接地电容电流 而是增大接地故障电流 因此对于大电容电流发电机 接地故障电流数倍乃至十数倍地超过发电机的安全接地电流 暂态接地 电流更大 即使短时间跳开故障的发电机铁芯迭片的熔化焊接现象也很 难避免 这种接地方式就难于适用了 对于第 种不接地方式 由于发电机的中性点不接地运行 当定子绕组 发生单相接地时 流过故障点的电流仅为很小的电容电流 有效地限制 了接地电流的破坏作用 到目前为止我国 前苏联及一些其他国家的电 容电流较小的发电机 中性点仍采用这一不接地方式 但是 随着机组 容量的增大和运行电压的升高 当电容电流接近或达到某一临界值时 接地电弧不能自行熄灭 电弧接地过电压又会产生新的危害 随着机组 容量的增大 铁芯烧损后果严重 允许的接地故障电流日趋减少 所以 这一不接地方式的应用 受到接地电容电流的限制 第 两种接地方式 使用在电力系统发展初期 其明显的缺点是 当在发电机内部发生单机接地故障时 即使继电保护能够快速动作跳开 发电机 由于暂态电流和稳态电流太大 严重烧损铁芯 其破坏作用远 远超过 倍的工频过电压 所以世界各国现已基本废弃不用 在我国对于电容电流高达 18 24A 的水轮发电机 通常采用第 接地方 式 即中性点经消弧线圈接地方式 以便将接地故障电流保持在较低的 水平 世界上第一台消弧线圈 谐振 接地方式 于 1917 年在德国 Pleidelsheim 电厂发电机的中性点投入运行 随着理论和实践的不 断充实 谐振接地逐渐在世界各地得到了广泛的应用 我国和前苏联大 容量的水轮和汽轮发电机 以及欧洲的部分发电机和美国新英格兰电力 系统中的所有发电机 中性点全部经消弧线圈接地运行 长期以来效果 良好 谐振接地方式已经成为足以与高电阻接地方式匹敌的另一大分 支 美国 AIEE 旋转电机专业委员会曾经在同步发电机系统接 地方式应用指南中 明确指出了发电机中性点谐振接地方式具 有限制暂态过电压等优点 对于大容量发电机 尽管消弧线圈的接地方式在国内大电容电流发电机 上得到一定的应用 但是消弧线圈的接地方式还存在以下不利因素 1 潜在的过电压危险 研究表明 当故障点发生在电网侧时 零序 电压经耦合电容传递到发电机侧 若采用过补偿方式 传递过电压可能 趋向无穷大 将威胁发电机安全 而完全补偿方式 又会出现人们所担 心的谐振过电压 因而 从理论上 经消弧线圈接地方式应该是欠补偿 方式 然而 在实际应用中过补偿方式却运用最多 另外 在发电机组 启 停及甩负荷等过程中 如果再出现接地或二次重燃 将会有较大的 暂态过电压 确分析暂态过电压的大小 是十分困难的 国内外都只是 通过仿真进行模拟估算 在消弧线圈内阻较小 脱谐度很小时 间歇电 弧会产生危险的过电压 2 保护配置比较复杂 需要增设