发电机定子绕组电容参数静态测量方法、设备及存储介质技术

本发明专利技术公开了一种发电机定子绕组电容参数的静态测量方法。在发电机静止条件下，该方法首先解开发电机三相定子绕组与外接设备相连接的回路，然后解开发电机定子绕组中性点，使各相绕组分开，各相绕组与地电位点构成4个端子a、b、c、g，所述4个端子配对构成至少六组被测端口电路，测量所述被测端口电路的电容值，测量这些端口电路的电容值，构造方程组，可解出三相对地电容参数和相间电容参数。本发明专利技术可消除相间电容的影响，准确测量发电机定子绕组各相对地电容参数。该方法同时适用于大型同步调相机。调相机。调相机。

【技术实现步骤摘要】
发电机定子绕组电容参数静态测量方法、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及同步发电机或调相机
，尤其涉及大型同步发电机或调相机的参数测量技术。

技术介绍

[0002]大型同步发电机或调相机(以下简称发电机)是重要的电力主设备。如附图1所示，发电机G的中性点经高阻抗Z
n
接地，Z
n
通常是消弧线圈接地设备或者单相配电变压器电阻接地设备。发电机G经过主变压器T升压之后接入高压侧母线Bus，再经过输电线路向电网系统Grid送出功率。
[0003]发电机的定子单相接地故障是常见故障，大容量机组的额定电压较高，可达20kV～27kV，其定子绕组每相对地电容C
g
也比较大，汽轮发电机组、调相机的C
g
一般为0.2μF～0.4μF，水轮发电机的C
g
可达2μF～4μF，发生严重的金属性接地故障时，电容电流可达几十安培，若不对电容电流进行补偿，则接地故障电流有可能烧损发电机的定子铁心，给机组造成重大损失。为避免接地故障电流烧损定子铁心，一方面可以装设定子接地保护，出现定子接地故障之后保护快速跳闸，另一方面，发电机中性点可以使用消弧线圈接地方式，补偿电容电流。
[0004]综合考虑定子单相接地故障引起的故障电流以及重燃弧过电压，大型发电机中性点多采用消弧线圈接地设备或者单相配电变压器电阻接地设备。当采用消弧线圈时，要求消弧线圈的电感电流略小于定子对地电容电流，处于欠补偿状态；当采用单相配电变压器电阻接地设备时，要求其等值的接地电阻阻值略小于发电机定子绕组对地容抗值。
[0005]在有些场合下，发电机定子绕组对地电容参数不完全相同，机组运行时会出现位移电压。如附图2所示，图中分别是发电机机端A、B、C三相对地电压，分别是发电机A、B、C三相定子绕组电压，n是发电机中性点，Gnd是电气回路的地电位点，Z
n
是发电机中性点接地阻抗，C
a
、C
b
、C
c
分别是发电机A、B、C三相定子绕组对地电容，它们实际是分布电容，为简化分析，分布电容已等值为集中参数电容放置在发电机机端对地回路上，是中性点位移电压。一般的，三相对称，即幅值大小相等、相位互差120deg。由电路的基本知识可得：
[0006][0007]式中，将发电机中性点接地设备阻抗Z
n
等值为感抗X
L
和电阻R
L
并联，X
C
是定子绕组
对地电容的容抗，j是虚数单位，是电容不平衡度，α是算子v是失谐度，d是阻尼率。由式1可知，当C
a
、C
b
、C
c
不相等时，不为零，此时中性点电压不为零，即出现了位移电压。例如，国内某700MW水电机组正常运行时，位移电压接近4V(继电保护二次值)，为避免定子接地保护的基波零序电压判据误动，不得不抬高保护定值，这就降低了该保护的灵敏度。如果能实测各相的对地电容参数，就可以算出在机端外部配置多大的额外电容使得正常运行时的位移电压为零。
[0008]由此可知，发电机定子绕组对地电容参数十分关键，它是发电机中性点接地设备选型设计时的重要数据，也是影响定子接地保护的重要因素，必要时需要测量发电机定子绕组对地电容参数。
[0009]专利CN109030958B公开了一种发电机定子绕组对地电容实时测量方法，该方法在发电机中性点位置处安装电压互感器，通过电压互感器低压开口三角注入变频的信号，测量相应的电压、电流信号后，可以测出定子绕组对地电容值。该方法相当于从发电机中性点对地的端口中施加电压，用伏安法测量出零序回路的对地电容，即定子绕组三相对地的总电容。该方法的优点是可以在机组运行过程中测量，缺点是只能得到总电容的参数，不能得到各相电容的参数。
[0010]此外，也有在发电机静止条件下实测电容的方法。如附图3所示，在发电机中性点n处外加测试电源，测试电源输出端口电压向发电机定子绕组对地的回路中注入电流实测和即用伏安法即可测出电容参数；也可以在测试回路中增加已知电感值的电抗器，与被测电容构成LC串联谐振或并联谐振电路，测试电源输出频率可调的信号，找到谐振点，即可计算出电容参数。专用的电容计也可以完成测量。但是这些测量同样是只能得到总电容的参数，不能得到各相电容的参数。
[0011]为了得到各相的电容参数，有技术人员采用的办法是将A、B、C三相定子绕组解开，各相独立，分别对各相定子绕组与电位地之间施加信号，测量电容。实际上，发电机定子铁心直接接地，定子绕组线棒放置在定子槽内，槽内线棒与定子铁心之间存在分布电容，这是每相对地电容的一部分；同一槽内的上层线棒与下层线棒之间也存在分布电容，当同一槽内的上层线棒与下层线棒分属于不同相时，它们之间的分布电容就是相间电容的一部分。相间电容虽然小于每相对地电容，但是其影响不能忽略，本段所述的电容测量方法显然是错误的。比如，在A相与地Gnd之间测量电容，由附图4以及电路常识可知，假设每相对地电容C
a
＝C
b
＝C
c
、相间电容C
ab
＝C
bc
＝C
ca
，则测量结果是：
[0012][0013]该结果会大于C
a
。
[0014]综上，现有技术主要是测量定子绕组对地总的电容参数；在测量各相对地电容参数时，往往没有考虑相间电容的影响。

技术实现思路

[0015]本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术不能准确测量发电机定子绕组各相对地电容参数的问题，提出一种发电机定子绕组电容参数的静态测量方法。
[0016]为了达成上述目的，本申请采用如下技术方案：
[0017]本申请第一方面，提出了一种发电机定子绕组电容参数的静态测量方法，采用如下步骤：
[0018]步骤(1)：发电机静止，在未运行的条件下，解开发电机三相定子绕组与外接设备相连接的回路；
[0019]步骤(2)：解开发电机定子绕组中性点，使发电机三相定子绕组在中性点侧分开；发电机三相定子绕组在机端的出线接点分别为a、b、c，发电机电气回路的地电位点为g；a、b、c和g构成4个端子；
[0020]步骤(3)：所述4个端子配对构成至少六组被测端口电路；
[0021]步骤(4)：测量所述被测端口电路的电容值；
[0022]步骤(5)：根据被测端口电路及测量结果构造方程组F(X)＝C
m
，其中X是待求解的发电机三相定子绕组对地电容参数和相间电容参数构成的向量，C
m
是步骤(4)中测量结果构成的向量；
[0023]步骤(6)：求解方程组F(X)＝C
m
，得到发电机三相定子绕组对地电容参数和相间电容参数。
[0024]根据一些实施例，上述发电机定子绕组电容参数的静态测量方法，所述步骤(1)中，还包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发电机定子绕组电容参数的静态测量方法，其特征在于，采用如下步骤：步骤(1)：发电机静止，在未运行的条件下，解开发电机三相定子绕组与外接设备相连接的回路；步骤(2)：解开发电机定子绕组中性点，使发电机三相定子绕组在中性点侧分开；发电机三相定子绕组在机端的出线接点分别为a、b、c，发电机电气回路的地电位点为g；a、b、c和g构成4个端子；步骤(3)：所述4个端子配对构成至少六组被测端口电路；步骤(4)：测量所述被测端口电路的电容值；步骤(5)：根据被测端口电路及测量结果构造方程组F(X)＝C
m
，其中X是待求解的发电机三相定子绕组对地电容参数和相间电容参数构成的向量，C
m
是步骤(4)中测量结果构成的向量；步骤(6)：求解方程组F(X)＝C
m
，得到发电机三相定子绕组对地电容参数和相间电容参数。2.如权利要求1所述的发电机定子绕组电容参数的静态测量方法，其特征在于，所述步骤(1)中，还包括通过测量确认定子绕组绝缘正常。3.如权利要求1所述的发电机定子绕组电容参数的静态测量方法，其特征在于，所述步骤(3)中，配对方式采用“一对一”、“一对二”、“一对三”和“二对二”中的一种或几种。4.如权利要求1所述的发电机定子绕组电容参数的静态测量方法，其特征在于，对每相有多个并联分支的发电机而言，所述步骤(2)中每相的多个并联分支仍在中性点侧连接在一起，或者是每相的多个并联分支在中性点侧分开。5.如权利要求3所述的发电机定子绕组电容参数的静态测量方法，其特征在于，所述配对方式为“一对一”时，此处形式为“p～q”的端子配对，表示被测端口电路的一个端子为p，另一端子为q。6.如权利要求5所述的发电机定子绕组电容参数的静态测量方法，其特征在于，所述配对方式为“一对一”时，端子配对有6种组合方式：a～b、a～c、a～g、b～c、b～g、c～g。7.如权利要求3所述的发电机定子绕组电容参数的静态测量方法，其特征在于，所述配对方式为“一对二”时，此处形式为“p～(qr)”的端子配对，表示被测端口电路的一个端子为p，另一端子为q，且被测端口电路的内部q和r两个端子短接在一起。8.如权利要求7所述的发电机定子绕组电容参数的静态测量方法，其特征在于，所述配对方式为“一对二”时，端子配对有12种组合方式：a～(bc)、a～(bg)、a～(cg)、b～(ac)、b～(ag)、b～(cg)、c～(ab)、c～(ag)、c～(bg)、g～(ab)、g～(ac)、g～(bc)；此处形式为“p～(qr)”的端子配对。9.如权利要求3所述的发电机定子绕组电容参数的静态测量方法，其特征在于，所述配对方式“一对三”时，此处形式为“p～(qrs)”的端子配对，表示被测端口电路的一个端子为p，另一端子为q，且被测端口电路的内部q、r和s三个端子短接在一起。10.如权利要求9所述的发电机定子绕组电容参数的静态测量方法，其特征在于，所述配对方式“一对三”时，端子配对有4种组合方式：a～(bcg)、b～(acg)、c～(abg)、g～(abc)。11.如权利要求3所述的发电机定子绕组电容参数的静态测量方法，其特征在于，所述配对方式“二对二”时，此处形式为“(pq)～(rs)”的端子配对，表示被测端口电路的一个端
子为p，另一端子为r，且被测端口电路的内部p和q两个端子短接在一起，内部r和s两个端子短接在一起。12.如权利要求11所述的发电机定子绕组电容参数的静态测量方法，其特征在于，所述配对方式“二对二”时，端子配对有3种组合方式：(ab)～(cg)、(ac)～(bg)、(ag)～(bc)。13.如权利要求1所述的发电机定子绕组电容参数的静态测量方法，其特征在于，步骤(3)中所述至少六组被测端口电路中，端口电路内的电容C
a
、C
b
、C
c
、C
ab
、C
bc
、C
ca
至少有一次不被内部的短接线短路，其中C
a
、C
b
、C
c
分别是发电机A、B、C三相定子绕组对地电容参数，C
ab
、C
bc
、C
ca
分别是发电机定子绕组A相B相、B相C相、C相A相的相间电容参数。14.如权利要求1所述的发电机定子绕组电容参数的静态测量方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张琦雪，李华忠，王凯，王光，陈俊，
申请(专利权)人：南京南瑞继保工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：