巨型水轮发电机组阻抗型中性点接地方法技术

本发明专利技术公开了一种巨型水轮发电机组阻抗型中性点接地方法，涉及一种发电机中性点接地方法组接地侧布置方法。它包括确定好中性点接地方案及设备参数，在厂房发电机层进行水轮发电机组的设备布置；判断发电机是否需要接地，根据电力行业涉及准则判断是否要求瞬间切机，根据发电机的固有电容电流Ic，比较固有电容电流Ic与短路电流Isafe的限值，根据电阻R与电抗XL的参数配置区间的确定公式，确定电阻R与电抗XL的参数配置区间，确定最终的电阻R与电抗XL接地参数配置方式；输出最终的接地方案配置参数，并根据最终的电阻R与电抗XL接地参数安装组合柜体式阻抗型发电机中性点接地装置。本发明专利技术可以对单一设备柜内的设备进行改造或更换，改造更灵活、更容易。

【技术实现步骤摘要】
巨型水轮发电机组阻抗型中性点接地方法
本专利技术涉及一种发电机组接地侧布置方法，具体的说是一种巨型水轮发电机组阻抗型接地方法。
技术介绍
乌东德水电站共装设12台(左、右岸各6台)单机容量为850MW的立轴混流式水轮发电机组，总装机容量为10200MW。白鹤滩水电站共装设16台(左、右岸各8台)单机容量为1000MW的立轴混流式水轮发电机组，总装机容量为16000MW。乌东德、白鹤滩发电机容量在850MW及以上，发电机中性点传统接地方式一般难以使接地故障电流在允许范围内。传统的发电机接地方式包括：1)不接地；2)直接接地；3)低阻接地；4)经配电变压器高阻接地；5)经消弧线圈接地。其中，不接地系统R＝∞；直接接地R＝0；低阻接地是指R值较小；经配电变压器高阻接地是指R值较大；经消弧线圈接地是指经电感接地。在100MW及以上的大型水轮发电机中，传统的是采用经高阻接地或者经消弧线圈接地两种方式。按照NB/T35067-2015《水力发电厂过电压保护和绝缘配合设计技术导则》，当采用高阻接地方式时，对于乌东德和白鹤滩水电站中所用的850MW和1000MW的巨型水轮发电机组，发电机回路的电容电流均超过50A，该电容电流值超过了既往工程经验，对应的单相接地短路电流将会非常大，极易在短路时烧坏定子铁心，产生不可估量的损失。当采用经消弧线圈接地时，需将短路电流限制到1.0A以下，在此要求之下配置中性点接地电抗参数，则无法保障将发电机非故障相的暂态过电压限值在2.6pu范围之内。在发电机组的接地侧，对于100-600MW以下的单个发电机组，国内通常采用电抗接地或高阻接地(有变压器)，国外通常采用电抗接地。对于600MW以上的巨型机组，国外的电抗接地方式能够满足要求，但由于要有过载保护装置，因此成本较高；在600MW以上的巨型机组中，由于600MW的机组电流很容易达到30A，会烧坏电芯，造成资源浪费，因此，目前，现有技术中，国内是将600MW以上的巨型机组分成若干个联结在一起的大型机组或中小型机组，从而使单个的机组的容量不会大于600MW，从而满足我国国内通用的机组建造方法。针对国内发电机组的机组电流容易过大的问题，中国专利技术专利“一种发电机中性点高感抗接地装置”(专利号：ZL201510310760.7)公开了一种发电机中性点高感抗接地装置，该装置能够使得短路电流限值到15A以下，其适用的对象为200MW以下的中小型发电机组，单相对地电容为2.068μF。而针对600MW及以上容量的巨型水轮发电机，则上述发电机中性点高感抗接地装置并不能满足要求，具体原因如下：若采用该专利记载的结构，则由于该中性点接地装置将所有电气设备均放置在机组壳体内，故中性点接地装置的不仅体积会很大(高度如果太高，则装机不方便)，而且检修不方便(由于所有机组放置在同一个装置内，故修改不方便)。同时，针对国内发电机组的机组电流容易过大的问题，中国专利技术专利“新型中性点接地电阻器”(专利号：ZL200920096920.2”)公开了一种新型中性点接地电阻器，该装置是在经配电变压器的高阻接地方式基础之上的改进，其还是难以解决巨型水轮发电机定子绕组对地电容较大带来的问题。同时由于该装置仅改变电阻值的大小，在接地故障电容电流超过18A时，将难以限制接地故障电流至25A以下。850MW容量及以上机组的中性点接地方式和参数均要突破传统方式，目前国内外尚无这方面的研究或工程经验可借鉴。这一专利技术，对保障巨型水轮发电机的安全稳定运行意义重大。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服
技术介绍
的不足之处，而提供一种巨型水轮发电机组阻抗型接地方法。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：巨型水轮发电机组阻抗型中性点接地方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤一：输入发电机的额定电压UN，定子绕组单相对地总电容C0、短路电流限值Isafe与暂态过电压限值Usafe，判断发电机是否需要接地，若需要接地，则安装中性点接地装置，进入下一步骤；若不需要接地，则不安装中性点接地装置；当判定发电机需接地时，根据电力行业涉及准则判断是否要求瞬间切机，若要求瞬间切机，且单相接地故障电流依据不同的发电机机端，限制在1～4A以内，则采用高电抗型接地方式；步骤三：根据发电机的电压回路固有电容电流Ic，比较发电机电压电压回路固有电容电流Ic与短路电流Isafe的限值，若则考虑高电阻型接地方式；若则考虑阻抗型接地方式，进入下一步骤；步骤四：根据短路电流的限值，以及电阻R与电抗XL的参数配置区间的确定公式，确定电阻R与电抗XL的参数配置区间，同时，根据暂态过电压限值Usafe，以及电感值的欠补偿取值区间，确定最终的电阻R与电抗XL接地参数配置方式；其中，电阻R与电抗XL的参数配置区间的确定公式如下：电感值的欠补偿区间为：其中，公式(1)适用于串联型，公式(2)适用于并联型，UN为发电机的额定电压，C0为定子绕组单相对地总电容，ω为角频率，j为虚数单位，Isafe为短路电流限值，Usafe为暂态过电压限值，R为电阻，XL为电抗，vlim为技术导则规定的脱谐度的限值；步骤五：输出最终的接地方案配置参数，并根据最终的电阻R与电抗XL接地参数安装中性点接地装置本专利技术提供了一种组合柜体式阻抗型发电机中性点接地装置，与现有技术相比，具有如下优点：1、本专利技术能解决巨型水轮发电机根据现有国内、国际标准，无法配置接地方式的问题，且提供了阻抗参数的配置原则，便于工程技术人员快速确定接地方案。2、便于安装和维护，传统的中性点接地装置将全部设备放置于一个柜体内，这种布置方式虽然可以一定程度上节省空间位置，但单个柜体体积大，重量重，安装和维护均不方便，采用组合柜体之后，单个柜体拆分成3个柜体，单个柜体体积小，重量轻，更易安装和维护，也便于更换。3、电气联结方式及参数配置可以灵活选择。4、当发电厂增容改造或其他需要变更接地变压器或电阻器或电抗值等的情况时，可以对单一设备柜内的设备进行改造或更换，改造更灵活、更容易。5、电动操作机构的引入可以实现隔离开关的电动操作，满足需要对接地装置进行电气切换的要求。附图说明图1为电阻器柜的结构示意图。图2为电抗器柜的结构示意图。图3为变压器柜的结构示意图。图4为电抗器柜的外壳的结构主视图。图5至图12为本专利技术中电阻及电抗的8中布置型式。图13为本专利技术中不同短路电流限值下，串联电阻RS和串联电感XS的取值区间示例图。图14为本专利技术中不同短路电流限值下，并联电阻Rp和并联电感Xp的取值区间示例图。图15为综合短路电流和暂态过电压限值时，串联电阻RS和串联电感XS的取值范围及最优化点示例图。图16为综合短路电流和暂态过电压限值时，、并联电阻Rp和并联电感Xp的取值范围及最优化点示例图。图中1-电阻器柜，11-电阻壳体，12-电阻器，13-第一电阻支撑架，14-第二电阻支撑架，15-电阻隔板，16-电阻器进线，17-电阻铜排，18-第一电阻绝缘子，19-第二电阻绝缘子，110-电阻网罩，111-第一电流互感器，112-电阻器空间，2-变压器柜，21-变压壳体，22-支架隔板，3-电抗器柜，31-电抗壳体，32-电抗器，33-第一电抗支撑架，34-第二电抗支撑架，35-电抗隔板，36-电抗器进线，37-第一电抗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.巨型水轮发电机组阻抗型中性点接地方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤一：输入发电机的额定电压UN，定子绕组单相对地总电容C0、短路电流限值Isafe与暂态过电压限值Usafe，判断发电机是否需要接地，若需要接地，则安装中性点接地装置，进入下一步骤；若不需要接地，则不安装中性点接地装置；步骤二：当判定发电机需接地时，根据电力行业涉及准则判断是否要求瞬间切机，若要求瞬间切机，且单相接地故障电流依据不同的发电机机端，限制在1～4A以内，则采用高电抗型接地方式；步骤三：根据发电机的电压回路固有电容电流Ic，比较发电机电压电压回路固有电容电流Ic与短路电流Isafe的限值，若

【技术特征摘要】
1.巨型水轮发电机组阻抗型中性点接地方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤一：输入发电机的额定电压UN，定子绕组单相对地总电容C0、短路电流限值Isafe与暂态过电压限值Usafe，判断发电机是否需要接地，若需要接地，则安装中性点接地装置，进入下一步骤；若不需要接地，则不安装中性点接地装置；步骤二：当判定发电机需接地时，根据电力行业涉及准则判断是否要求瞬间切机，若要求瞬间切机，且单相接地故障电流依据不同的发电机机端，限制在1～4A以内，则采用高电抗型接地方式；步骤三：根据发电机的电压回路固有电容电流Ic，比较发电机电压电压回路固有电容电流Ic与短路电流Isafe的限值，若则考虑高电阻型接地方式；若则考虑阻抗型接地方式，进入下一步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵建雄，高军华，梁波，王树清，刘亚青，朱钊，菜彬，杨志芳，催磊，黄涵，董芳华，李璇，
申请(专利权)人：长江勘测规划设计研究有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42