基于发电机定子接地燃弧电阻变化特征的主动降压熄弧机理与抑制方法

定子接地燃弧故障是制约大型发电机安全可靠运行的技术瓶颈。为解决定子绕组接地电弧引发的绝缘击穿与铁心损伤问题,该文提出基于发电机定子接地燃弧电阻变化特征的柔性接地主动降压熄弧方法。该文建立了定子接地燃弧电阻与弧道电压的解析关系,揭示了定子接地故障点电压降低过程中,接地燃弧电阻增大的变化规律;明确了将接地故障点电压抑制在电弧重燃电压以下时,可实现定子绕组击穿间隙回归正常绝缘状态的抑制方法。根据大型发电机定子柔性接地方式降压熄弧策略,在接地故障燃弧阶段,中性点电压源输出故障点工频与3次谐波反向电势,主动降低故障点电压,将故障点电压降低至燃弧电压以下,使定子接地电弧熄灭。利用注入信号感知定子接地燃弧状态,实时监测定子阻尼率矢量角变化趋势,判定降压消弧过程中接地燃弧故障是否消除。所提方法无需将故障点电压降低至零,可有效降低非故障相电压抬升,降低定子非故障相绕组槽内击穿风险。在PSCAD/EMTDC仿真环境模拟定子接地故障燃弧工况,对所提方法进行试验验证。试验结果表明,基于定子接地燃弧电阻变化特征的柔性接地消弧方法可主动降低定子接地故障点电压,助增故障点间隙绝缘电阻回归,抑制接地电弧重燃,降低定子非故障相绝缘击穿风险,实现定子接地燃弧故障的可靠消弧。

大型水轮发电机定子绕组分布电容对位移电压影响分析

景洪电站发电机三相电势对称,且静态实测三相对地电容近似相等,在此条件下发电机正常运行时中性点仍有明显的位移电压,集中参数电路模型无法解释该现象,因此提出基于准分布电容参数模型的中性点位移电压分析方法。通过电路分析,得到定子绕组对地准分布电容与中性点位移电压的关系式,理论解释了分布电容不均匀会导致位移电压出现。采用兰州电机厂制造的12kW实验样机进行了实验验证,并针对准分布电容中偏大或偏小电容所在位置以及电容不均匀度对位移电压影响的实验结果进行了定量分析。针对由分布电容不均匀所带来的位移电压偏大的问题,提出在机端外挂电容的解决方案,理论求解外挂电容值,并通过仿真实验验证了方案的有效性。

水电厂发电机组定子绕组单点接地故障排查及处理方法的研究

针对水轮发电机组定子线圈发生接地故障,又没有明显的故障点,在无法通过现场勘查发现故障部位时,通过电流加热法能快速发现故障点并及时处理,为定子接地故障查找方法提供一种非常有效的技术手段。同时采用甩开一根故障线圈方法,能快速恢复发电。

大型发电机注入式定子绕组单相接地故障定位方法

大型发电机内部结构复杂,单相接地故障会导致定子绕组电势不平衡问题,使得最终定位结果相对误差较大。为解决大型发电机在运行过程中可能出现的单相接地故障问题,需对大型发电机注入式定子绕组单相接地故障定位方法进行研究。分析大型发电机注入式定子绕组结构,构建暂态网络模型,明确定子绕组工作模式。根据发电机定子线棒接线图,绘制定子分支电势分布图。从定子结构特性出发,建立单相接地电势相量近似分布图,通过数学推导获取电势相位角。考虑绕组电势相位特征的情况下,利用零序电压、故障相电势、过渡电阻等参数,定位具体的单相接地故障位置。研究结果表明:该方法故障定位结果相对误差始终低于1%,满足故障定位要求。

基于双频有源调控的大型机组定子接地故障电弧抑制及自适应保护

随着“碳达峰、碳中和”目标部署的实施,在新型电力系统中,因大型旋转电机需要担负更重要的功率调控和稳定支撑作用而对其提出了更高的安全平稳运行要求。对于最易发生的定子接地故障,如何有效抑制机组电弧损伤和避免刚性切机冲击显得尤为重要。首先提出基于双频有源调控的大型机组定子接地故障消弧和限流方法,可实现瞬时性故障治愈、永久性故障安全限流,保障定子铁心安全。其次提出与有源消弧协同的接地故障自适应保护方法,可实现柔性平稳切机控制,提高机组和电网的安全性。最后通过仿真和动模试验验证了所提方法的有效性,其消弧和限流效果优于现有无源消弧方法。

基于三次谐波电势分布特征的发电机定子绕组接地故障定位方法

海洋核动力平台发电机拟采用有源电压消弧技术,需要实现全定子绕组内准确可靠的在线接地故障定位。针对现有基波定位方法存在的问题,该文提出一种基于三次谐波电势分布特征的发电机接地故障定位方法。基于各线圈三次谐波相电势180°相带分布特点,构建三次谐波故障电势与三次谐波相电势间的几何关系式。以三次谐波故障电流为中间量,建立包含三次谐波故障电势、中性点三次谐波电压、中性点三次谐波电压变化量的解析定位方程。方程中不含接地过渡电阻,适用于未安装注入式保护设备的海洋核动力平台发电机。在工程应用中,该方法可与基波定位方法协同配合,解决基波定位方法的多解问题,并提高定位结果精度。仿真和动模试验结果验证了所提定位方法的准确性和有效性。

水轮发电机组定子接地故障分析及防范措施

受发电机组定子线棒制造、运输、安装等环节影响,大容量水轮发电机组定子接地故障时有发生。本文分析了两起水轮发电机组定子线棒击穿案例,并从各方面提出了有效的防范定子接地的相关措施。

多机共母线方式下发电机定子接地故障的排查、分析及处理

发电机定子接地故障是机组较为常见的绝缘故障类型。笔者通过对一起发电机定子接地故障进行分析,介绍一种故障确定实验方法及定子接地故障处理流程。处理效果验证了三机一变特殊接线方式下选择性定子接地保护的原理,同时证明了定子接地故障确定实验方法及故障处理流程的可行性,对以后同类型发电机此类缺陷的处理具有一定的参考意义。

大型汽轮发电机定子接地故障点分析

定子接地故障是发电机的常见故障,属于较为严重的故障类型,影响机组的安全运行。文章介绍了定子接地故障点的排查方法,通过对发电机在故障发生时出现的异常现象及运行参数的变化情况进行分析,缩小了故障区域的排查范围,从而缩短了排查周期。

永磁同步电动机的定子绕组接地故障分析

主要研究永磁同步电动机(PMSM)的定子绕组接地故障。结合该电动机的理论,建立了其物理模型和数学模型。基于电机的结构和基本方程,搭建其仿真模型。在此基础上,分析和讨论了PMSM负载下正常运行和单相、两相及三相定子绕组接地,并与解析法计算结果比较。结果验证了该电机仿真模型的正确性和合理性,同时也验证了求解方法的有效性和可行性。

330 MW发电机定子3次谐波接地信号频发的原因及故障消除

针对某电厂330 MW发电机定子3次谐波接地信号频繁报警,根据现场对发电机一次回路检查,发电机保护说明书内容及保护定值进行查阅,通过定子3次谐波接地信号发出前后的数据分析和现场检查综合判断,利用机组停运机会查明了发电机定子3次谐波接地信号频发的原因,确保发电机出现问题的概率大幅度减少,保证了机组的稳定运行。

大型水电站机组定子一点接地保护动作故障分析

发电机定子一点接地故障是发电机常见故障之一,但由于发电机直连一次设备与发电机定子电气参数相似,目前常规定子接地保护装置无法准确定位故障点给事故排查造成困扰。本文针对某大型水电站一起发电机定子一点接地保护动作跳闸事故,结合发电机定子一点接地保护配置,辅助以故障录波图分析,可以达到迅速定位故障点的目的,为事故应急处置提供依据,大大缩短了机组故障停运的时间,具备一定的行业参考意义。

某大型水电站定子接地保护3U_(0)+3W跳闸原因分析及防范措施

发电机定子接地保护动作导致的甩负荷,不仅会影响系统供电,还会造成机组过速,损害机组转动部件、机械拐臂、固定支撑机构等。文章基于某大型水电站6F机组一次定子接地保护动作事故处理案例,重点介绍事故发生时的故障现象、检查过程的原因分析及防范措施,从而降低类似故障导致定子接地保护动作的概率,对于电厂设备的安全可靠运行有十分重要的意义。

不依赖注入式原理的定子单相接地故障定位方法

提出了一种发电机中性点经配电变压器高阻接地的发电机定子单相接地故障定位方法,为故障排查提供定性参考。根据定子单相接地故障后三相机端对地电压的特点,判断出故障相别。将机端三相电压均以故障相电动势表示,通过比较三相电压的平方差,即可求得定子接地故障过渡电阻值和接地故障位置。该方法不依赖于注入式定子接地保护,简单易行,可广泛推广应用。现场录波数据验证了该方法的正确性。

发电机机端电压互感器匝间短路导致定子接地保护动作分析

近年来,发生了多起发电机机端电压互感器(TV)一次绕组匝间短路导致定子接地保护动作的事故,增加了故障排查的工作量。文中推导了TV一次绕组匝间短路时,对地相电压和线电压的计算公式,得出故障发生时定子对地零序电压升高,对地电压最高相(比正常时有所升高)的下一相即为故障相,以及线电压没有明显变化的结论,并通过现场录波数据验证了理论分析的正确性。文中还提出了利用注入式定子接地保护的电阻判据区分TV一次绕组匝间短路和定子接地故障的思路,为快速排查故障提供参考。

基于零序电压故障暂态分量的发电机定子单相接地保护方案研究

根据发电机发生定子单相接地故障后机端和中性点零序电压故障暂态分量近似相同的特点,提出了两种形式的基于零序电压故障暂态分量的发电机定子单相接地保护方案;第一种形式将基波零序电压与三次谐波电压分开处理;第二种形式无需将两者分开,直接把机端和中性点两侧零序电压故障暂态分量的和与差做为保护动作信号与制动信号,通过比较相应信号的谱能量大小检测定子单相接地故障。文中给出了第二种判据形式的详细仿真和试验结果,分析表明:新的暂态保护判据具有很高的灵敏度和可靠性。

基于接地电流的大型发电机定子接地保护及精确定位方法

为避免大型发电机的不合理跳闸对电力系统造成冲击,提出一种基于接地电流的发电机定子接地保护,根据发电机接地后零序等效网络实时计算故障点接地电流,只有当其大于安全允许值时保护才快速跳闸,以保障发电机的安全,否则只发出告警信号。同时,为减少检修工作量、加快故障排除,针对大型发电机定子绕组结构特点,提出一种定子接地故障的自动精确定位方法,可识别出故障相、故障分支和故障匝数。给出了保护和定位方法的具体实现方案,并搭建了发电机定子绕组内部故障仿真模型,仿真分析结果证明了保护方法的可行性以及相比传统保护方法的合理性,并验证了定位方法的精度。

大型发电机中性点组合型接地方式的分析与探讨

为限制接地故障电流,同时方便应用定子接地保护,大型发电机上采用了一种折中的组合型接地方式:在接地变压器低压侧负载电阻两端并联一个电感。给出了组合型接地方式的等值电路;对组合型接地方式进行选型计算,原则是电阻电流等于补偿后的电容电流,并将故障电流限制在10～25 A范围内。将组合型接地方式和常规的高阻接地方式进行了对比,对比结果表明组合型接地方式的并联电感值越小,越能有效地限制接地故障电流,但是采用组合型接地方式后失谐度、阻尼率会减小,进而导致传递过电压、位移电压有所增大。希望分析及探讨有助于组合型接地方式的选型设计及推广应用。

基于多回路-有限元耦合数学模型的同步发电机定子单相接地故障保护方案校验方法

同步发电机数学模型是进行故障暂态仿真,设计、校验保护方案的理论基础。文中将多回路方法与电磁场有限元计算相结合,建立了同步发电机的多回路–有限元耦合数学模型,其突出优点在于:可以同时计及定子绕组对地分布电容,磁路饱和、磁极形状、齿槽效应等因素,适用于同步发电机定子单相接地故障暂态分析及保护方案(尤其是三次谐波电压保护方案)校验。应用该数学模型完成了同步发电机定子单相接地故障暂态数字仿真,仿真与实验结果基本吻合,验证了该数学模型的准确性与有效性。进而提出了基于多回路-有限元耦合数学模型的同步发电机定子单相接地故障三次谐波电压保护方案校验方法。应用该方法对典型的定子单相接地稳态判据、暂态判据进行仿真校验,结果与实验基本吻合,表明该方法是正确可行的。

高准确度外加20 Hz电源定子单相接地保护的研制

分析了发电机中性点处配电变压器对外加20 Hz电源定子单相接地保护的影响。基于许继WFB-800型发变组保护硬件平台,研制了考虑中性点配电变压器参数影响的高准确度定子单相接地保护,试验验证了保护中计算接地故障过渡电阻方法的准确性,并分析和给出了防止20 Hz电源及其引线故障误动作的措施。