[发明专利]一种发电机定子与厂用电系统接地故障处理方法

说明书

本发明公开了一种发电机定子与厂用电系统接地故障处理方法，通过实时监控发电机定子零序电压和厂用电系统母线零序电压，并与其相应整定值进行比较，以确定故障发生侧，然后通过电压源投切装置在故障发生侧接入电压源，使故障点电压降低至燃弧电压以下。本发明的技术效果在于，实现对定子与厂用电系统接地故障相电压柔性调控，使故障相电压主动降低；使消弧装置能在定子与厂用电系统中性点切换，既能作用于定子接地故障处理又能作用于厂用电系统接地故障处理；无需停电切除故障，有效弥补现有定子与厂用电系统消弧方法的不足，大大提高供电可靠性和安全性，可有效防止停电事故的发生，供电可靠性高，具有深远意义及广阔应用前景。

技术领域

本发明涉及电力系统接地故障抑制技术领域，特别涉及一种发电机定子与厂用电系统接地故障处理方法。

背景技术

国内外发电机组和厂用电系统普遍采用中性点非有效接地方式，接地故障占该系统故障的70％。造成全国停电损失年均上千亿元。现有定子与厂用电系统接地故障处理与运行模式主要包括故障抑制和故障切除两大类。

接地故障抑制主要通过改造或调控电网一次系统中性点接地方式，调控中性点接地阻抗，抑制故障点电压和电流，实现定子或厂用电系统的接地故障抑制，但只能短时间1～2h运行，且易产生过电压，存在安全隐患。

接地故障切除主要是在系统发生接地后尽快选出故障线路、切除故障点，以保证系统安全运行。例如，厂用电系统从传统的人工逐条线路“试拉”，到利用故障选线装置和故障指示器选线，再到馈线自动化技术快速隔离故障，但故障切除技术导致停电时间过长、投资成本高，严重降低了厂用电系统供电可靠性指标。

发电机中性点接地方式的选择与发电机定子单相接地故障密切相关，由于在定子发生接地故障时中性点与定子对地电容构成回路，接地方式选择作为定子保护的重要手段将直接决定其限制故障电流对定子的灼烧程度现有发电机定子中性点多采用经消弧线圈接地、进配电变压器电阻接地或不接地三种方式来处理接地故障，在发电机定子中性点经消弧线圈接地运行方式下发生单相接地故障，定子电容电流与消弧线圈大小相近方向相反，能起到对故障电流的削弱作用，起到限制故障电流过大防止伤及铁芯。但间歇性定子单相接地电弧燃烧易引起定子绕组积累电荷，由于故障电流反复变化会引起电容电流与中性点补偿电流产生波动与冲击，从而在电容上产生暂态过电压。中性点经配电变压器高阻接地方式是在零序回路中增大系统阻尼系数，能很好的抑制反复充放电引起的暂态过电压，但其对电容电流的补偿效果却不如消弧线圈接地方式理想。因此，不同接地方式对定子单相接地故障的保护效果各有优缺点，这也促成了对大型发电机中性点接地方式的广泛探讨。

有学者对经消弧线圈接地与经配电变压器高阻接地进行比较，综合考虑接地故障对定子铁芯损伤、电容电流引起暂态过电压、配套保护灵敏度等各方面，得出消弧线接地方式能较好地抑制接地故障电流且零序电压保护灵敏度的高，对于由于大型发电机频率偏移大的现象，其指出由于故障后运行方式的不变，保持与电网联系不进行切机的操作，因此只会出现小范围的频率偏移，定子系统出现暂态过电压的机率较低。为兼顾消弧线圈接地方式对故障电流的抑制效果，同时较好地避免暂态过电压，文献提出采用消弧线圈与小电阻串联的方式，这种方式在单机容量增大单相对地电容电流可达4μF以上的水轮机组上得到应用，因此来避免L-C谐振引起的在暂态电压问题。

发电机定子接地故障消弧的本质机理在于：故障电流过零熄弧后，故障点绝缘介质恢复速度快于故障电压恢复速度，有效阻止电弧重燃。为此，本论文从由故障消弧机理的本源出发，研究定子绕组接地故障点电压调控方法，结合绝缘介质恢复特性，提出定子接地故障电压消弧及安全运行方法，实现故障暂态能量的柔性吸纳，泄放分布电容充电电荷，有效抑制故障恢复电压初速度及电压峰值，从根源上破坏电弧重燃条件，实现快速可靠消弧，完全消除接地故障电流，保障发电机持续安全运行。