[发明专利]大型水轮发电机的注入式定子接地保护方法及系统

说明书

本发明公开了一种大型水轮发电机的注入式定子接地保护方法及系统，包括：在发电机中性点处增设一个单相电压互感器；通过20Hz注入电源从单相电压互感器的二次端口注入20Hz电压信号，保护装置通过电阻分压器检测注入的电压信号；保护装置通过中间电流互感器检测注入的电流信号，得到20Hz电压和20Hz电流；利用测量到的20Hz电压和20Hz电流计算得到接地故障过渡电阻值；利用计算得到的接地故障过渡电阻值作为保护判据，当计算出的接地故障过渡电阻值低于高段定值时，执行报警动作，当计算出的接地故障过渡电阻值低于低段定值时，执行跳闸动作。本发明不会改变发电机中性点接地方式，且能够准确计算出接地故障过渡电阻值。

技术领域

本发明属于大型水轮发电机和电力系统主设备的继电保护技术领域，具体涉及一种大型水轮发电机的注入式定子接地保护方法及系统。

背景技术

定子单相接地故障是大型发电机定子绕组绝缘破坏最常见的故障，对发电机的危害主要表现为定子铁心的烧伤和接地故障扩大为相间或匝间短路，因此发电机保护A屏/B屏分别配置不同原理的定子接地保护(双频式和注入式)已成为趋势。

注入式定子接地保护在发电机中性点经配电变高阻接地方式下已广泛应用(参见图1)，但其在大型水轮发电机中性点经消弧线圈接地方式下(参见图2)却应用较少。相比于大型汽轮发电机，大型水轮发电机的转速较低，对应的极对数较多，从而使得定子槽数较多，导致定子绕组每相对地电容较大，因此发生定子单相接地故障时的电容电流较大。由于电容电流较大，采用中性点经消弧线圈接地方式可以减小单相接地故障电流。为了补偿电容电流，消弧线圈的电感值较小，导致其在20Hz下的感抗较小，从而导致注入式定子接地保护应用时电源装置向发电机中性点注入的20Hz信号较小，给信号的测量带来困难，最终导致保护应用效果不理想。

因此，有必要开发一种新的大型水轮发电机的注入式定子接地保护方法及系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种大型水轮发电机的注入式定子接地保护方法及系统，在应用注入式定子接地保护时不会改变发电机中性点接地方式，且能有效提高注入的20Hz信号的大小，能准确计算出接地故障过渡电阻值。

第一方面，本发明所述的大型水轮发电机的注入式定子接地保护方法，包括以下步骤：

步骤1：在发电机中性点处增设一个单相电压互感器，具体是，单相电压互感器的一次侧的一端与消弧线圈的抽头连接，单相电压互感器的一次侧的另一端接地，在单相电压互感器的二次侧的两端接入20Hz注入电源；

步骤2：通过20Hz注入电源从单相电压互感器的二次端口注入20Hz电压信号，保护装置的电阻分压器接在单相电压互感器的二次绕组的两端，通过电阻分压器检测注入的电压信号；将中间电流互感器绕在电源输出线上，中间电流互感器与保护装置连接，通过中间电流互感器检测注入的电流信号并输入给保护装置，经过采样、滤波得到20Hz电压和20Hz电流；

步骤3：保护装置利用测量到的20Hz电压和20Hz电流进行阻抗补偿计算，得到实际注入到发电机定子绕组对地支路两端的20Hz电压和20Hz电流，并计算出对地导纳，取对地导纳实部的倒数，再乘上电阻折算系数，得到接地故障过渡电阻值；

步骤4：利用计算得到的接地故障过渡电阻值作为保护判据，将保护出口定值分为两段，分别为高段定值和低段定值，当计算出的接地故障过渡电阻值低于高段定值时，执行报警动作，当计算出的接地故障过渡电阻值低于低段定值时，执行跳闸动作。

进一步，所述接地故障过渡电阻值的计算公式如下：