大型水轮发电机定子单相接地故障的暂态仿真

根据水轮发电机定子和转子的绕组结构，在利用多回路理论计算定子和转子绕组电感参数的基础上，考虑定子绕组对地电容的分布性，建立了新的水轮发电机定子绕组单相接地故障暂态仿真模型，将定子绕组单相接地问题的研究统一在一个模型之中。文中以三峡发电机的一种设计方案为例，分析了定子绕组对地分布电容对模型的影响，讨论了单相接地过程中机端与中性点处零序电压及接地故障电流随故障位置和接地电阻的变化关系。该模型适合发电机定子绕组单相接地故障的全过程仿真，可为单相接地故障继电保护方案的分析与开发提供基础。     

发电机定子单相接地故障电阻在线监测研究

针对目前基波零序电压型和三次谐波型发电机定子单相接地保护不能计算接地故障电阻的情况,提出了一种在线监测单相接地故障电阻的方法,以便实时监测发电机由于绝缘降低而引发的单相接地故障。结合行波故障定位功能,提出了在发电机零序网络结合三次谐波等效电路中建立定子接地电阻的计算模型,运用发电机定子单相接地多回路仿真模型对某大型发电机进行仿真验证。仿真数据表明了所提出的方法是准确可行的。     

水轮发电机定子单相接地故障定位新方法

分析了大型水轮发电机绕组基波电势的分布特征,推导了定子单相接地故障时的基波零序电压故障分量的相位与过渡电阻、故障位置的关系,提出了一种综合利用基波零序电压故障分量幅值和相位信息的定子单相接地故障定位新原理,并对该定位方法的误差进行了理论分析。理论分析和仿真测试结果表明:所提方法适用于大型水轮发电机,且不受中性点接地方式的影响,提高了故障定位的准确性。所提方法简单易行,仅需测量基波零序电压和相电压,无需增加额外设备。     

发电机定子单相接地故障电阻在线监测研究

针对目前基波零序电压型和三次谐波型发电机定子单相接地保护不能计算接地故障电阻的情况,提出了一种在线监测单相接地故障电阻的方法,以便实时监测发电机由于绝缘降低而引发的单相接地故障.结合行波故障定位功能,提出了在发电机零序网络结合三次谐波等效电路中建立定子接地电阻的计算模型,运用发电机定子单相接地多回路仿真模型对某大型发电机进行仿真验证.仿真数据表明了所提出的方法是准确可行的.     

大型汽轮发电机定子单相接地故障定位新方法

发电机定子绕组单相接地故障定位能扩展目前定子接地保护的功能,为快速检修故障提供依据。分析了大型汽轮发电机的电动势分布特征,推导了定子绕组电势与故障位置的关系,给出了新的定子绕组电势表达式。分析了定子绕组单相接地故障时零序电压、三相电压的幅值变化特征,推导了三相电压幅值变化与故障位置和接地电阻的关系。在此基础上,提出了一种综合利用零序电压和三相电压幅值特征的定子绕组单相接地故障定位新原理。理论分析和仿真计算表明:应用本方法能可靠识别故障位置,且该方法不受中性点接地方式的影响。该方案仅需要零序电压和机端三相电压,简单易行,不需增加额外设备,适用于高阻接地故障,仿真数据验证了算法的可行性。     

大型汽轮发电机定子绕组接地故障零序电压的数字仿真

本文依据大型汽轮发电机定子绕组的结构(如极数;线圈组及相绕组联接方式等等),建立了新的接地故障时零序电压的数字仿真模型。某些难以处理的因素会使机端对中性点三次谐波电压之比值在不同正常运行工况下发生变化,对此本文则建议用实测值来修正仿真结果,并给出一种简便的修正方法,该仿真可被用来分析各种定子接地故障保护方案的特性。     

水电站主变压器高压侧接地故障传递电压对发电机定子接地保护的影响

发电厂主变压器大接地系统高压侧发生接地故障时,故障点零序电压会经主变压器高低压绕组间耦合电容传递到发电机侧,因此在整定发电机基波零序电压定子接地保护定值时需校验该传递电压的影响。结合锦屏二级水电站的运行参数,阐述了主变压器高压侧接地故障传递电压的计算方法,校核了发电机基波零序电压定子接地保护定值的正确性。     

双馈异步风力发电机定子匝间短路故障诊断

提出利用零序电压对双馈异步风力发电机定子匝间短路故障进行诊断的方法。在对定子绕组匝间短路故障零序电压分量产生机理进行分析的基础上,提出以零序电压作为故障特征量进行故障诊断。建立双馈异步风力发电机仿真模型,通过改变模型中短路匝数和短路电阻实现了匝间短路故障模拟。对发电机在转速恒定条件下的不同状态发生定子绕组匝间短路故障进行了仿真研究。结果表明:定子发生匝间短路故障后,会在定子中产生零序电压,并随着故障严重程度的增加而增大;零序电压会受到电源不对称和负载情况的影响,且随着负载的增大有微弱减小,利用零序电压进行故障诊断时,需要补偿这些非电机故障因素的影响。     

两起发电机定子接地保护动作的比较分析

结合两起发电机定子接地保护动作实例,阐述了发电机定子接地保护的原理,分析了单相接地故障时的零序电压和三相对地电压,比较了单相接地故障和铁磁谐振的区别.     

自适应工况的大型水轮发电机定子接地故障定位方法

定子接地故障是大型水轮发电机中最为常见的故障类型,有效的接地故障定位方法能够缩短故障排查时间,提高供电可靠性。现有定位方法未考虑负载工况下电枢反应对绕组电压分布的影响,该文基于对电枢反应机理的深度研究,得出不同负载工况下定子绕组电压与空载情况下定子绕组电动势分布规律相同的结论。据此,该文提出自适应工况的大型水轮发电机定子接地故障定位方法。根据空载情况下发生接地故障时中性点电压和故障绕组电压间的幅值相位关系构建故障评价函数,并依据机端电压的实际测量值确定实时工况下的故障绕组电压分布形式,对故障评价函数进行调整。在故障绕组上设置虚拟故障点并计算各点对应的故障评价函数,将其极小值对应的点定义为故障定位结果。在PSCAD/EMTDC中搭建水轮发电机的准分布参数模型进行仿真验证,仿真结果表明所提定位方法在不同的故障场景和运行工况下均能准确定位故障位置,为故障检修提供参考。     

大型水轮发电机定子接地保护方案及灵敏度分析

以三峡水轮发电机的参数为仿真计算实例,对基波和三次谐波电压原理的水轮发电机各种定子接地保护方案进行了灵敏度的对比分析,在此基础上提出基于故障分量的定子接地保护方案。研究表明,只要取出保证计算精度的故障分量,该方案将能满足三峡电站发电机定子接地保护的灵敏度要求。     

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。     

一次典型的定子接地故障分析与优化保护原理

通过对一次典型的定子接地故障情况和保护录波数据分析,证明了保护动作行为的正确性.在分析过程中发现定子接地故障点离机端近,接地电阻在燃弧过程中很快减小,故障零序电压很快升高,保护也及时切除了故障.文中对基波零序电压和外加电源定子接地保护的原理进行了比较分析,提出了测量式定子接地保护的概念,以及定子接地保护的灵敏性、可靠性、速动性,同时可对发电机定子绕组做出安全、健康的评估.     

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一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一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。     

Adaptive ground fault protection schemes for turbogenerator basedon third harmonic voltages

Equivalent circuits based on the actual connection of coil-groups of generators are used to study the characteristics of various generator stator ground fault protection schemes presented in the literature. The evaluation and the comparison of the characteristics of those schemes are given by means of protection coverage-critical resistance curves. Although these schemes are successful in practice, they suffer the disadvantage of low sensitivity, which is strongly related to generator operating conditions. To overcome this disadvantage, two adaptive stator ground fault protection schemes based on digital techniques are developed. Compared to conventional third-harmonic voltage schemes, they can automatically track the change of generator operating conditions before a ground fault occurs. Test results from a digital simulation show that they can keep high sensitivity during all operating conditions     

组合型接地方式对注入式定子接地保护的影响

借鉴谐振接地的优点,采用在大型发电机的配电变压器低压侧负载电阻两端并联电感的组合型接地方式,减少接地故障电流。使用Matlab Simulink 工具搭建仿真模型,采用准分布电容参数模型模拟定子接地故障,使用与保护装置相同的算法计算注入式定子接地保护。设计一种常规高阻接地和3种组合型接地的方案,对白鹤滩水电站发电机的实例进行仿真计算,通过对比分析,研究组合型接地方式对注入式定子接地保护的影响。结果表明,增加并联电感会恶化接地过渡电阻的计算结果;将并联电感放到接地变压器高压侧,对注入式定子接地保护最有利,但是该方案增加了设备成本;在并联电感有限的补偿电流范围内,失谐度越大,越有利于接地过渡电阻的测量。     

直接并网的中小型发电机定子接地保护

指出了现有中小型发电机定子接地保护原理的不足.详细阐述了在发电机中性点不接地和经消弧线圈接地2种情况下,分别在系统侧单相接地和定子接地时机端零序电流和零序电压的方向关系.提出了基于零序电流与零序电压方向关系以及基于零序差流与零序电压方向关系的新型的定子接地保护原理.通过试验和现场运行情况表明了该保护原理的可行性.     

发电机出口电容器缺陷引起定子接地保护动作诊断方法

发电机出口电容器缺陷引起的定子接地保护动作难以通过检查绝缘电阻发现,故障位置不易查找。首先通过建立定子接地等效电路分析了其故障产生机理,然后利用定子相电压构成的三相参照系,对比分析了出口电容器缺陷和过渡电阻接地时的零序电压相位特征,并提出了相应的实用诊断新方法。该方法利用故障录波图判断零序电压在三相参照系的位置,并进一步结合发电机每相对地总电容及中性点接地电阻即可实现故障的快速诊断。最后,通过一起故障实例验证了所提方法的有效性。     

高压发电机内部故障仿真研究

建立了高压发电机(Powerformer)的定子绕组内部相间故障和接地故障分析的数学模型。该模型以直接相量法为依据，并且考虑了定子绕组对地电容的影响。为准确地仿真内部故障时地情形，计算了各个故障分支磁轴的正方向。模型建立了转子和定子的电流方程、电压方程和磁链方程，并且以一个75MVA/150kV的高压发电机为模型，详细仿真了单相接地故障、两相接地故障和相间短路故障的情况并且给出了故障波形。利用该模型可以对高压发电机的保护方案进行有效的验证或者作相应的改进。