发电机中性点接地变压器短路电阻和短路电抗测算方法.pdf

第 2 2 卷第 2 期 2 0 1 5 年4 月 仪器仪表用户 NS TR UME N1 A T1 0N EI C Vo 1 2 2 2 01 5 No 2 发电机中性点接地变压器短路电阻和短路电抗测算方法 林彤 王昀帆 王睿 陈俊 1 浙江浙能乐清发电有限责任公司 浙江 乐清 3 2 5 6 0 9 2 南京南瑞继保电气有限公司 南京 2 1 i 1 0 2 搞薹 本文提出了一种发电机中性点接地变压器短路电阻和短路电抗测算方法 通过模拟定子单相接地故障 由 保护装置记录故障时的机端和中性点零序电压 利用发电机定子单相接地故障时机端零序电压和中性点零序电压工 频分量近似相等的特征 采用傅立叶算法求得短路电阻和短路电抗 现场定子接地故障录波数据验证了该方法的正 确性 关键词 接地变压器 机端零序 电压 中性点零序电压 短路阻抗 短路电阻 短路电抗 中图分 类号 T P 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 1 1 0 4 1 2 0 1 5 0 2 0 0 8 9 0 3 Ca l c u l a t i o n M e t h o d f o r Ge n e r a t o r Ne u t r a l Ea r t h i n g T r a n s f o r me r S h o r t Ci r c u i t Re s i s t a n c e a n d Re a c t a n c e L i n T o n g W a n g Y u n f a n W a n gR u i 2 C h e n J u n 1 Y u e Q i n g P o w e r P l a n t Z h e j i a n g Y u e Q i n g 3 2 5 6 0 0 C h i n a 2 N a r i R e l a y s E l e c t r i c C o L t d N a n j i n g 2 1 1 1 0 2 C h i n a Ab s t r a e t T h i s P a D e r p r e s e n t s a n e w me t h o d t o c alc u l a t e t h e s h o r t c i r c u i t r e s i s t a n c e a n d r e a c t a n c e o f g e n e r a t o r n e u t r a l e a r t h i n g t r a n s f o r me r T h e o r e t i c al b a s i s i s t h a t t e r m z e r o s e q u e n c e v o h a g e e q u a l t o n e u ral z e r o s e q u e n c e v o l t a g e d u ri n g s t a t o r e a r t h f a u l t S h o rt c i r c u i t r e s i s t a n c e a n d r e a c t an c e o f g e n e r a t o r n e u t r a l e a rth i n g t r a n s f o r me r c a n b e c a l c u l a t e d b y f u l l wa v e F o u H e r alg o r i t h m Ac t u a l s t a t o r e a r t h f a u l t r e c o r d d a t a i n d i c a t e t h a t t h e me t h o d i s c o r r e c t Ke y wor ds e a r t h i n g t r a n s f o rm e r z e r o s e q u e n c e v o l t a g e o f g e n e r a t o r t e rm z e r o s e q u e n c e v o l t a g e o f g e n e r a t o r n e u t r a l s h o r t c i r c u i t i mp e d a n c e s h o rt c i r c u i t l le s i s t a n c e 8 h o r t c i r c u i t r e a c t a n c e 0 引言 目前 国内的发电机中性点大多经接地变压器接地 发电机中性点零序电压一般取 自接地变压器的二次负载电 阻抽头 当接地变压器的短路阻抗较大时 基波零序电压 定子接地保护定值整定应考虑短路阻抗的影响 需要知道 接地变压器的短路电阻和短路电抗值才能核算该保护的保 护范围 1 但接地变压器铭牌上一般只提供短路阻抗 而没 有短路电阻和短路电抗的大小 并且短路阻抗铭牌值往往 与实际值还存在一定的误差 当然 可通过短路试验来测量变压器短路阻抗 也称 为伏安法 2 将二次绕组先短路 一次绕组再加电压 电 压从零逐渐升高 到一次绕组电流为额定值 停止升压 测量一次侧电压和输入功率 由一次侧电压除以一次电流 即为短路阻抗 由输人功率除以一次电流的平方即为短路 电阻 由短路阻抗和短路电阻即可求得短路电抗值 实际 上现场并不进行接地变压器的短路试验 为了测量接地变压器的短路电阻和短路电抗 本文提 出一种新方法 通过模拟发电机定子单相接地故障试验 来确定中性点零序电压与机端零序电压之间的比例关系 为基波零序电压定子接地保护整定计算提供依据 同时完 成发电机中性点接地变压器的短路电阻和短路阻抗的间接 测量 1接地变压器短路 阻抗测算新方法 1 1基本研 究思路 发电机定子单相接地故障时 机端和中性点工频零序 电压一次值近似相等 因此 模拟发 电机定子单相接地故 障 通过发电机保护装置记录故障时的机端零序电压和中 性点零序电压波形数据 结合机端和中性点零序电压P T 变 比以及接地变二次负载电阻值 即可求得发电机中性点接 地变压器的短路电阻和短路电抗值 1 2定子单相接地故障试验方法 停机状态下在发电机机端P T 处设置单相接地点 投他 励电源 缓慢递升励磁电流 直到发电机中性点零序电压 收稿 日期 2 0 1 5 0 3 0 6 作者简介 林彤 1 9 7 4 男 浙江宁波入 硕士 工程师 主要从事火电厂运行机组电气自动化系统维护检修及设备管理工作 9 0 仪器仪表用户I N S T R U ME N T A T I O N 第2 2 卷 图1考虑短路阻抗的接地变模型 F i g 1 Gr o u n d ing t r a n s f o r me r mo d e l c o n s i d e r i n g s h o r t c i r c u i t i mp e d a n c e 一 W 一 I 端 i一一 u 图2机端和中性点零序电压波形 F i g 2 T e rm i n a l a n d n e u t r a l z e r o s e q u e n c e v o l t a g e wa v e f o rm 超过发电机基波零序电压定子接地保护动作定值 由发电 机保护装置记录故障时的机端零序电压和中性点零序电压 波形数据 根据录波数据可计算出机端零序电压与中性点 零序电压基波幅值的比例关系 为基波零序电压定子接地 保护的整定计算提供依据 同时为中性点接地变短路电阻 和短路电抗的计算做准备 1 3短路电阻和短路电抗计算方法 发电机机端零序电压变比一般为 I O O F 为发电机 额定相电压 而中性点零序电压变比与接地变的电压变 比和抽头位置有关 设发电机中性点零序电压变比为 U o 一 U o 为中性点零序电压二次额定值 定义机端 零序电压和中性点零序电压相关系数k 0 一 l 0 0 考虑短路阻抗后的中性点接地变压器的等效电路如图 1 所示 其中 为接地变压器二次负载电阻值 和以 分别为 接地变压器的短路电阻和短路 电抗二次值 为中性点零 序电压 由图l 可见 当中性点零序电压实测值为 时 接地 变压器实际二次电压 应为 I l 盟1 2 L 一 i 图3 k 1 和l 2 计算值 F i g 3 K1 a n d K2 c a l c u l a t e d v alu e s 图4短路电阻和短路电抗计算值 F i g 4 S h o r t c i r c u i t r e s i s t a n c e an d s h o r t c ir c u i t l g a c t a n c e c a l c u l a t i o n v a l u e 莩2 1 2n 白 闾n 七 I 第2 期 林彤 发 电机 中性 点接地变 压器短路 电阻和短路 电抗测算方法 孝 0 7 Ic 一 去 一 c 一 号 令 c 詈 j 和 X k 可 得 k 2 k l 0 I 一 毛 发电机定子单相接地保护动作时的机端和中性点零序 电压 波形 如图2 所示 依据图2 所示的机端和中性点对地零序电压波形数据 由式 9 和式 1 0 可求得k 1 和k 2 值 如图3 所示 图3 中 n 为采样点数 前2 4 点过渡过程 为2 4 个点以 后的数据为有效数据窗 可见 k 1 和k 2 分别约为0 7 6 9 和 0 0 7 2 带入式 1 1 和式 1 2 可求得接地变压器的短 路电阻 和短路电抗 二次值如图4 所示 分别约为3 4 Q和 1 5 8 l 左右 采用J L Z 一 2 0 0 4 阻抗测试仪实测4 号发电机接地变压器的 短路阻抗 短路电阻和短路电抗约为3 4 8 4 D 和1 6 2 7 1 可 见 测算值和铭牌值两者基本吻合 考虑到接地变压器的铭 牌参数存在误差 发电机机端和中性点零序电压测量也存在 一 定的误差 本项 目提出的测量方法可以满足工程要求 3结语 本文提出了一种发电机中性点接地变压器短路电阻和 短路电抗测算方法 通过模拟发电机定子单相接地故障 由发电机保护装置记录故障时的机端和中性点零序电压 利用发电机定子单相接地故障时 机端一次零序电压和中 性点一次零序电压工频分量近似相等的特征 采用全周傅 立叶算法即可求得短路电阻和短路电抗 现场定子