[发明专利]发电机注入式定子接地保护组合式模拟试验屏及试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及发电机继电保护当中的外加电源方式(简称注入式)定子接地保护，主要是涉及发电机注入式定子接地保护模拟试验的试验装置和试验方法。

背景技术

发电机继电保护当中的发电机定子接地保护是一种继电保护方法，继电保护装置通过检测相关的电压、电流等电气量，判断发电机是否发生定子接地故障，一旦判别出发生了定子单相接地故障，将快速发出报警或跳闸信号。对于比较严重的定子接地故障，快速跳闸，使发电机与电力系统之间的联系断开，并迅速灭磁，可使定子接地故障电流快速下降，从而尽可能地保护发电机定子铁芯不受到严重损伤。

目前大型发电机实现定子接地保护的方法主要有：基波零序电压型保护，又称3U0保护；三次谐波电压型保护，又称3ω保护；零序电流型保护；外加电源型注入式定子接地保护。

对于发电机注入式定子接地保护，是通过外加电源，向发电机定子绕组与定子铁芯(大地)之间注入一个零序电压，继电保护装置通过检测注入的信号，判断是否发生定子接地故障并实现相应的保护功能。注入式定子接地保护采用的注入信号主要有20Hz和12.5Hz(或15Hz)的低频信号。也有采用其他频率的，甚至采用注入直流信号，但没有得到推广。

目前大型发电机组对定子接地保护提出了更高的要求，要求发电机在静止没有励磁的情况下仍然具备定子接地保护，因此装设注入式定子接地保护(不依赖于发电机自身的零序电压)成为必需。

注入式定子接地保护与传统的3U0保护和3ω保护不同，它与现场发电机中性点接地设备等相关参数密切相关，其保护定值的整定以及保护功能的检验依赖于现场模拟接地故障试验，同时也依赖于技术人员对注入式定子接地保护技术的理解和现场调试经验。随着越来越多的大型发电机装设注入式定子接地保护，需要有更多的技术人员熟练掌握保护调试及整定的方法。目前针对发电机注入式定子接地保护，缺乏非现场条件下的模拟试验和培训手段，有必要给出非现场条件下的模拟试验解决办法。

发明内容

本发明的目的：设计并制造一个独立的组合式模拟试验屏，完全模拟现场与注入式定子接地保护相关的电气回路，主要包括：发电机定子绕组对地电容、发电机中性点接地变压器、负载电阻、接地过渡电阻，以及电流采样用的电流互感器(简称“中间CT”)。实现发电机注入式定子接地保护在非现场条件下的模拟试验，加强技术人员对发电机注入式定子接地保护的技术理解和提高技术人员掌握该保护调试的熟练程度。

本发明的目的是这样实现的：充分调研现场与发电机注入式定子接地保护相关的各个设备参数，根据这些参数以及等值电路，设计并制作注入式定子接地保护组合式模拟试验屏，试验屏包括了模拟的接地变压器、负载电阻、对地电容、接地过渡电阻、中间CT等，同时根据注入式定子接地保护原理，结合组合式模拟试验屏设计了注入式定子接地保护的静态、动态模拟试验方案。具体如下：

一种发电机注入式定子接地保护组合式模拟试验屏，包括模拟的接地变压器、负载电阻、对地电容、接地过渡电阻、中间电流互感器(中间CT)；注入电源的输出连接至接地变压器低压侧，负载电阻接在接地变压器低压侧，中间CT安装在接地变压器低压侧；CT二次侧两端设有电流检测点，组成电流检测回路，负载电阻两端设有电压检测点，组成电压检测回路；接地变压器高压侧并联接有接地过渡电阻和对地电容；对地电容有三组，分别对应发电机三相绕组；所述模拟接地变压器、负载电阻、对地电容、接地过渡电阻、中间CT安装在若干机箱中；在同一机箱内的器件用内部导线连接，分设在不同机箱的器件通过机箱上的接线点，用外接导线相互连接组成完整电路；在各个机箱表面绘制模拟试验的电原理图，机箱上的接线点位置与其在图中的位置对应。

所述模拟接地变压器安装在主机箱中；所述负载电阻、对地电容和接地过渡电阻安装在电阻电容箱中；所述CT安装在中间CT箱中。

电压测量回路中串接PT即电压互感器，在PT的两端设有接线点，用于耦合工频电压信号，模拟现场靠近发电机机端位置发生接地故障时出现的工频电压信号。在主机箱上设有多个开关，它们串接在回路中，通过投切开关模拟电压回路断线或短路、电流回路断线或短路、注入电源输出短路、接地变压器隔离刀闸闭合/断开、接地过渡电阻投入/退出工况。模拟接地变压器变比为20～80，分为5档；容量及额定电压满足在400V动模机组上进行动模试验的要求。