工业技术
发电机中性点经配电变压器高阻接地
陈伟清
[***********]，广西 合浦536125
摘要：在现有大中型发电机中性点接地选择上，主要有消弧线圈接地方式和接地变高阻接地方式。经分析比较认为，在水电站水轮发电机组宜选用接地变高阻接地方式。因此，对大容量发电机组来说，限制发电机定子绕组产生一点接地瞬态过电压和接地故障电流，以及如何与发电机定子绕组保护相配合瞬时切机，是发电机中性点接地方式选择的首要目的。 关键词：发电机；中性点；高阻接地 中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1671-5810（2015）40-0098-02
1 发电机单相接地危害及采用不同中性点接地的目的
由于发电机及发电机端所连接设备和装置存在大小不等的对地电容，当发电机组发生单相接地等不对称故障时，接地点流过的故障电流即上述对地电容电流。该电流一般为数安或数十安。发生故障时，故障处产生弧光过电压，将损伤发电机定子绝缘，造成匝间或相间短路，扩大事故范围，严重的将烧伤定子铁芯。一旦烧伤铁芯，由于大型发电机定子铁芯结构复杂，修复困难，所以停机时间更长。如果说定子绕组绝缘损坏和单相接地故障是难免，由此而殃及定子铁芯则应该尽量避免，为此应设法减小定子绕组单相接地电流，同时缩短故障的持续时间。
2 发电机中性点接地方式 2.1 发电机中性点不接地 一般10MW以下机组，可以满足发电机电压回路对电容电流的要求，采用中性点不接地方式。此种方式最简便，可以减少中性点设备，定子接地电流小，可带故障运行一段时间，故可大大提高供电的可靠性，但是不能限制弧光过电压。采用此种方式，接地故障的指示信号可以由三相五柱式电压互感器开口三角线圈零序电压给出，也可采用三个单相电压互感器提供零序电压。
2.2 发电机中性点经接地电阻接地
发电机中性点经电阻接地发电机中性点经电阻接地又分为低电阻、中电阻和高电阻方式。低电阻接地方式，其单相接地的故障电流在25A以上，由于发电机中性点低电阻接地，故障电流不仅仅是发电机及其电压回路的电容电流，故障电流容许值可达到1500A或更大些。高电阻接地方式，其单相接地电流限制在25A以下。中电阻接地方式，单相接地电流可能大于25A，但限制其数值不会象低电阻接地那样高。
2.2.1低电阻接地
低电阻接地通常采用的电阻值为1~15欧，其数值的确定是为了限制最大的单相故障接地电流小于最大的相间故障电流。这种接地方式可以限制弧光接地过电压在安全值以下，但接地电流数值过大。当接地故障电流达到额定电流的1.5倍时，电阻的短时功率损耗就已经达到发电机额定功率的50%，接地电阻因热容量的限制，制造困难，运行中易损坏。从电阻器特性和发电机允许接地电流出发，要求故障瞬时跳闸，因而决定了继电保护方案。一般采用接地差动保护方案来检测发电机定子接地故障。由于接地电流大，接地继电器灵敏度高，选择性也好，故当发电机内部故障动作准确，瞬时跳闸停机。当发电机外部故障时不动作，见图1（a）。
图1发电机中性点经电阻接地各种接线方式
98 2015年40期
2.2.2中电阻接地
这种接地方法采用星一角（Y/△）形接线和曲折形接线的变压器，初级绕组与发电机主引出线相连，在变压器中性点串联电阻器接地，见图1（b）、（C）。等效接地阻抗的选择应能提供足够的电流，使接地保护继电器有选择性动作。这种接地方法适用于发电机无中性点引出或采用三角形接线的发电机。在国际大电网委员会曾作过的发电机中性点实际接地的方法调查中，有140台发电机占调查总数19%的机组是采用图1（b）、（c）的中电阻方法接地的。
2.2.3高电阻接地
高电阻接地电阻器电阻数值的确定，要满足电阻器的功率损耗等于或大于发电机及其电压回路对地电容中的零序无功损耗。这种接地方式可以分两种类型。一种是数值为几百欧至几千欧确定值的高电阻器接地，同时为配备接地保护在电阻器串联的中性点回路并联一台单相电压互感器，见图1（d）。电压互感器和电阻器额定电压按等于或高于发电机相电压选择，为绝缘留有一定裕度。另一种是采用配电变压器接地，在变压器二次线圈串接电阻器，由于变压器的作用，实际选用二次侧电阻值可以很小，转换到一次侧相当于高电阻接地，当配电变接在发电机主引出回路，需三台单相变压器，一次绕组接成星形与发电机相联，二次侧和电阻接成串联回路，见图l（e）；当配电变接在发电机中性点回路，仅需一台单相配电变压器，这种形式接地即通常所称的配电变压器高阻接地方式，应用较多，见图1（f）。
这是这是目前应用比较广泛的一种接地方式，接地变压器的原边接中性点与地之间，副边接上一个小电阻，经变压器的高变比变换后，反映到高压侧为一阻值放大的电阻，这样就构成了高电阻接地，同时电阻的造价却大大降低.
2.3 发电机中性点经消弧线圈接地
当发电机电容电流较大时，一般采用中性点经消弧线圈接地，这主要考虑接地电流大到一定程度时接地点电弧不能自动熄灭，而且接地电流若烧坏定子铁芯时难以修复。消弧线圈是一种带铁芯的可调电感线圈。它接于发电机 （或变压器）的中性点与大地之间，构成消弧线圈接地系统。消弧线圈的作用是提供一个电感电流，补偿中性点不接地系统中单相接地时的电容电流，使运行系统的单相接地故障电流就能控制在发电机允许的单相接地故障电流以内，可避免电弧重燃而造成间隙性接地过电压，最终使接地点电弧自动熄灭，防止了大接地电流烧毁定子线圈和铁心。使发电机能带单相接地故障电流运行一段时间，提高系统可靠性，也便于维修人员排除故障。
图2 发电机中性点接地部分接线方式
工业技术
发电机中性点经配电变压器高阻接地
陈伟清
[***********]，广西 合浦536125
摘要：在现有大中型发电机中性点接地选择上，主要有消弧线圈接地方式和接地变高阻接地方式。经分析比较认为，在水电站水轮发电机组宜选用接地变高阻接地方式。因此，对大容量发电机组来说，限制发电机定子绕组产生一点接地瞬态过电压和接地故障电流，以及如何与发电机定子绕组保护相配合瞬时切机，是发电机中性点接地方式选择的首要目的。 关键词：发电机；中性点；高阻接地 中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1671-5810（2015）40-0098-02
1 发电机单相接地危害及采用不同中性点接地的目的
由于发电机及发电机端所连接设备和装置存在大小不等的对地电容，当发电机组发生单相接地等不对称故障时，接地点流过的故障电流即上述对地电容电流。该电流一般为数安或数十安。发生故障时，故障处产生弧光过电压，将损伤发电机定子绝缘，造成匝间或相间短路，扩大事故范围，严重的将烧伤定子铁芯。一旦烧伤铁芯，由于大型发电机定子铁芯结构复杂，修复困难，所以停机时间更长。如果说定子绕组绝缘损坏和单相接地故障是难免，由此而殃及定子铁芯则应该尽量避免，为此应设法减小定子绕组单相接地电流，同时缩短故障的持续时间。
2 发电机中性点接地方式 2.1 发电机中性点不接地 一般10MW以下机组，可以满足发电机电压回路对电容电流的要求，采用中性点不接地方式。此种方式最简便，可以减少中性点设备，定子接地电流小，可带故障运行一段时间，故可大大提高供电的可靠性，但是不能限制弧光过电压。采用此种方式，接地故障的指示信号可以由三相五柱式电压互感器开口三角线圈零序电压给出，也可采用三个单相电压互感器提供零序电压。
2.2 发电机中性点经接地电阻接地
发电机中性点经电阻接地发电机中性点经电阻接地又分为低电阻、中电阻和高电阻方式。低电阻接地方式，其单相接地的故障电流在25A以上，由于发电机中性点低电阻接地，故障电流不仅仅是发电机及其电压回路的电容电流，故障电流容许值可达到1500A或更大些。高电阻接地方式，其单相接地电流限制在25A以下。中电阻接地方式，单相接地电流可能大于25A，但限制其数值不会象低电阻接地那样高。
2.2.1低电阻接地
低电阻接地通常采用的电阻值为1~15欧，其数值的确定是为了限制最大的单相故障接地电流小于最大的相间故障电流。这种接地方式可以限制弧光接地过电压在安全值以下，但接地电流数值过大。当接地故障电流达到额定电流的1.5倍时，电阻的短时功率损耗就已经达到发电机额定功率的50%，接地电阻因热容量的限制，制造困难，运行中易损坏。从电阻器特性和发电机允许接地电流出发，要求故障瞬时跳闸，因而决定了继电保护方案。一般采用接地差动保护方案来检测发电机定子接地故障。由于接地电流大，接地继电器灵敏度高，选择性也好，故当发电机内部故障动作准确，瞬时跳闸停机。当发电机外部故障时不动作，见图1（a）。
图1发电机中性点经电阻接地各种接线方式
98 2015年40期
2.2.2中电阻接地
这种接地方法采用星一角（Y/△）形接线和曲折形接线的变压器，初级绕组与发电机主引出线相连，在变压器中性点串联电阻器接地，见图1（b）、（C）。等效接地阻抗的选择应能提供足够的电流，使接地保护继电器有选择性动作。这种接地方法适用于发电机无中性点引出或采用三角形接线的发电机。在国际大电网委员会曾作过的发电机中性点实际接地的方法调查中，有140台发电机占调查总数19%的机组是采用图1（b）、（c）的中电阻方法接地的。
2.2.3高电阻接地
高电阻接地电阻器电阻数值的确定，要满足电阻器的功率损耗等于或大于发电机及其电压回路对地电容中的零序无功损耗。这种接地方式可以分两种类型。一种是数值为几百欧至几千欧确定值的高电阻器接地，同时为配备接地保护在电阻器串联的中性点回路并联一台单相电压互感器，见图1（d）。电压互感器和电阻器额定电压按等于或高于发电机相电压选择，为绝缘留有一定裕度。另一种是采用配电变压器接地，在变压器二次线圈串接电阻器，由于变压器的作用，实际选用二次侧电阻值可以很小，转换到一次侧相当于高电阻接地，当配电变接在发电机主引出回路，需三台单相变压器，一次绕组接成星形与发电机相联，二次侧和电阻接成串联回路，见图l（e）；当配电变接在发电机中性点回路，仅需一台单相配电变压器，这种形式接地即通常所称的配电变压器高阻接地方式，应用较多，见图1（f）。
这是这是目前应用比较广泛的一种接地方式，接地变压器的原边接中性点与地之间，副边接上一个小电阻，经变压器的高变比变换后，反映到高压侧为一阻值放大的电阻，这样就构成了高电阻接地，同时电阻的造价却大大降低.
2.3 发电机中性点经消弧线圈接地
当发电机电容电流较大时，一般采用中性点经消弧线圈接地，这主要考虑接地电流大到一定程度时接地点电弧不能自动熄灭，而且接地电流若烧坏定子铁芯时难以修复。消弧线圈是一种带铁芯的可调电感线圈。它接于发电机 （或变压器）的中性点与大地之间，构成消弧线圈接地系统。消弧线圈的作用是提供一个电感电流，补偿中性点不接地系统中单相接地时的电容电流，使运行系统的单相接地故障电流就能控制在发电机允许的单相接地故障电流以内，可避免电弧重燃而造成间隙性接地过电压，最终使接地点电弧自动熄灭，防止了大接地电流烧毁定子线圈和铁心。使发电机能带单相接地故障电流运行一段时间，提高系统可靠性，也便于维修人员排除故障。
图2 发电机中性点接地部分接线方式