一种发电机中性点高感抗接地装置的制作方法

本发明涉及发电机中性点接地装置，更涉及到一种大型水力发电机中性点高感抗接地装置。当发电机发生单相接地故障时，本发明装置能有效减小接地故障点电流，将其限制在15A以内、并限制发电机健全相的过电压倍数在2.6倍额定相电压以下。本发明装置外形美观、内部结构紧凑、使用方便、运行安全可靠、继电保护装置相对简单的特点。可广泛运用于大型水力发电机中性点接地系统中，也适用于其他需要限制单相接地故障时，故障点电流达到希望值，健全相过电压小于2.6倍的电力系统中。

背景技术：

发电机中性点高感抗接地装置是根据国家相关标准和大型水力发电厂发电机中性点接地的规程规定以及市场需求研发的一种产品。目前在国内大中型水力发电厂中，发电机中性点接地装置通常采用两种方式，一种为发电机中性点经带二次电阻器的接地变压器接地（高阻接地）。另一种为发电机中性点经电抗器（消弧线圈）接地。这两种方式均能有效限制发生单相接地故障时，发电机健全相的过电压倍数。这两种方式的区别在于，选用第一种接地装置方式，当发电机内部出现单相接地故障时，接地故障电流大于发电机三相对地电容电流（一般为√2倍），发电机会瞬时跳闸。这种接地方式对于单相接地故障电流小于15~20A的发电机运行还是安全的。但是，对于特大型水力发电机三相对地电容电流通常大于20-30A，有的接地故障电流甚至会超过45A。在这种工况下，即使接地保护正确动作跳闸发电机，都有可能烧坏发电机定子铁心，扩大接地故障范围，甚至发展成为相间短路，造成极大的经济损失。选用第二种型式，由于中性点电抗器电流与发电机对地电容电流相位相差180°，因此能有效减小发电机接地故障电流，不需要发电机瞬时跳闸。这种接地方式对于一般中小型水力发电机有较长时间的运行经验也是安全的。但是，对于有些发电机,特别是大型特大型水力发电机，发电机定子线圈对地电容电流很大（20~30A甚至更大）单相接地故障时用消弧线圈线圈补偿会因为故障点接地电流含有丰富的三、五次及高次谐波电流，许多情况下故障点接地电流不能达到国家标准（规程）规定的数值（1.5-3A）。消弧线圈接地还会导致发电机正常工作时的中性点位移电压升高，可能超过国标规定的不平衡度小于 10%的要求。同时由于发电机运行工况的变化有可能出现谐振以及补偿不良，影响发电机正常安全运行。总之，对于大型特大型水力发电机，这两种接地方式都有其不足之处，给发电机安全运行带来风险。

本发明发电机中性点高感抗接地装置同时具备上述两种接地装置方式的优点，又避免了两种接地方式的不足。当发生单相接地故障时，能在限制健全相过电压倍数在合理范围内的基础上，将接地故障电流限制在15A以内。能保证发电机正常工作时的中性点位移电压处在允许范围内。还能实现继电保护瞬时跳闸的要求。如果接地故障电流小于15A，发电机单相接地保护又能正确动作，0.4秒内跳闸发电机并投入灭磁开关，则发电机定子铁心烧损的程度会大大减轻，就能保护发电机的安全运行。

技术实现要素：

本发明的目的是在于提供了一种发电机中性点接地装置，特指是一种结构紧凑，操作简单，运行维护方便的发电机中性点高感抗接地装置。

为实现上述目的，本发明采用以下技术措施：

一种发电机中性点高感抗接地装置，它由接地变压器、二次电抗器、二次电阻器、一、二次电流互感器、隔离开关和若干电气控制元件、外壳等组成。其特征在于：接地变压器、二次电抗器、二次电阻器、一、二次电流互感器、隔离开关以及电气控制元件均布置在一个封闭的外壳内，发电机中性点引线连接到接地变压器线圈一次首端端子，通过接地变压器线圈一次尾端端子接地。二次电抗器和二次电阻器并联接在接地变压器的二次端子上。二次电抗器及电流互感器均布置在二次电阻器的下方。

接地变压器为干式单相全绝缘变压器，其绝缘采用环氧浇注型式。制作材料选用优质硅钢片以及足够截面的铜线材，以使接地变压器的总损耗不超过1.5%额定容量。接地变压器选用低短路阻抗型式设计，短路阻抗百分比≤3%。其他参数满足国标对干式电力变压器的要求。

二次电抗器为干式单相，全屏蔽空心结构，线圈选用箔式绕组（14），根据额定发热电流的大小确定其截面积，以保证正常工作时，线圈温升不超过60K。线圈外装有硅钢片屏蔽铁芯（15）,与线圈一起紧固后装在一个铝屏蔽罩（16）之中，固定在二次电阻器的下方。二次电抗器的电感量由发电机三相对地电容电流和要求所需要的接地故障电流值计算得到，考虑到现场的实际工况以及方便调整，二次电抗器应设置最少不低于5个抽头。

二次电阻器为干式单相片状格栅式结构，电阻片材料为镍铬合金。电阻片（17）与片之间使用耐火绝缘子支撑，所有连接头均采同样材料焊接而成。二次电阻器采用往复式曲折型对称布置，无感法制作，本身电感量极小，不会影响到二次电抗器的计算以及补偿效果。二次电阻器的电阻值由发电机三相对地电容电流和保护规程要求所需要的接地故障电流值计算得到，考虑到现场的实际工况以及方便调整，二次电阻器应设置最少不低于5个抽头。

发电机中性点高阻抗接地装置的所有元器件均装在一个封闭的外壳之内，外壳落地安装，具备优良的外观以及机械强度，同时外形尺寸考虑柜内留有足够的散热空间。

附图说明

图1为一种发电机中性点高感抗接地装置电气原理图。

图2为一种发电机中性点高感抗接地装置外形图。

图3为一种发电机中性点高感抗接地装置内部结构图。

图4为二次电抗器结构示意图。

图5为二次电阻器结构示意图。

其中: 进线端子（1）、隔离开关（2）、接地变压器（3）、一次首端端子（4）、一次尾端端子（5）、一次电流互感器（6）、二次电流互感器（7）、二次电抗器（8）、二次电阻器（9）、外壳（10）、接地变压器二次端子（11）（12）、接地端子（13），二次电抗器箔式绕组（14）、屏蔽铁芯（15）、铝屏蔽罩（16），二次电阻器电阻片（17）。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

一种发电机中性点高感抗接地装置，它是由进线端子（1）、隔离开关（2）、接地变压器（3）、一次首端端子（4）、一次尾端端子（5）、一次电流互感器（6）、二次电流互感器（7）、二次电抗器（8）、二次电阻器（9）、外壳（10）、接地变压器二次端子（11）（12）、接地端子（13）组成，其特征在于：发电机中性点经过电缆或联接排（线）接在本装置的进线端子（1）上，通过隔离开关（2）接入接地变压器（3）的一次首端端子（4），再经过接地变压器一次尾端端子（6）和一次电流互感器（7）接到外壳（10）上。外壳（10）设有专用接地端子（13）与接地网相连。这样就完成了本装置的一次部分的接线。

接地变压器（3）的二次端子（11）上联接有二次电抗器（8）和二次电阻器（9）的各一个接线排，同时，二次端子（11）还与外壳（10）用铜排相连接地。接地变压器（3）的二次端子（12）通过二次电流互感器（7）后，与二次电抗器（8）和二次电阻器（9）的各另一个接线排相连。这样二次电抗器（8）和二次电阻器（9）就并联连接在接地变压器（3）的二次侧。

接地变压器（3）二次侧联接的二次电抗器（8）的感抗和二次电阻器（9）的电阻，通过变比变换，转换到接地变压器（3）一次侧，成为高感抗，达到高感抗接地的要求。改变的二次电阻器（9）的电阻值和二次电抗器（8）的感抗值，就能实现不同数值的接地感抗，实现发电机单相接地故障时的故障电流为设计值（需方要求值），限制健全相过电压，提供继电保护跳闸信号的目的。