发电机的组合型接地方式的优化设计方法及系统技术方案

本申请提出了一种发电机的组合型接地方式的优化设计方法及系统，该方法包括：计算发电机的电容电流并确定定子接地故障安全电流，根据电容电流和定子接地故障安全电流计算中性点的电阻电流和电感电流；根据电阻电流和电感电流计算发电机的组合型接地装置中的电感值；对发电机的传递过电压和中性点位移电压进行校核，根据校核结果对电感值进行第一次调整；通过构建发电机的准分布参数电路对重燃弧暂态过电压进行仿真分析，并根据仿真分析结果对第一次调整后的电感值进行第二次调整。该方法可将单相接地故障电流限制在安全电流范围内，同时确保间歇性接地故障发生时的重燃弧过电压在允许范围内，提高了发电机定子铁心的安全性。全性。全性。

【技术实现步骤摘要】
发电机的组合型接地方式的优化设计方法及系统


[0001]本申请涉及发电机的设计制造
，尤其涉及一种发电机的组合型接地方式的优化设计方法及系统。

技术介绍

[0002]随着发电机技术的进步，大型发电机的中性点接地方式也在不断的发展。早期发电机由于容量小、电压低且单相接地故障电流小，中性点一般采用不接地的方式。随着机组容量的增大(比如，逐渐增大至100～300MW)，某些类型的发电机定子绕组对地电容较大，导致电容电流较大，因此为减小单相接地故障电流，广泛采用中性点经消弧线圈接地。而对于机组容量在300MW及以上的各种更大型的发电机，为避免消弧线圈接地方式下L
‑
C谐振过电压损坏机组，近些年普遍采用中性点连接接地变压器和电阻的组合的接地方式。该方式虽然减小了暂态过电压数值，但增大了单相接地故障电流，在某些情况下可能烧伤定子铁心甚或发展成灾难性的匝间/相间短路。
[0003]相关技术中，为兼顾减小单相接地故障电流和抑制暂态过电压，提出通过组合型接地方式对中性点接地的折中方案，即在接接地变压器和电阻的组合中引入电感。然而，该方案在补偿大型发电机不断增大的电容电流的同时，引入的电感分量可能会导致重燃弧暂态过电压问题。因此，如何合理设置发电机组合型接地方式中引入的电感分量以减小重燃弧暂态过电压成为目前亟需解决的问题。

技术实现思路

[0004]本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0005]为此，本申请的第一个目的在于提出一种发电机的组合型接地方式的优化设计方法，该方法可以有效将单相接地故障电流限制在安全电流范围内，同时确保传递过电压、中性点位移电压以及间歇性接地故障发生时的重燃弧过电压均在允许范围内，提高了发生定子接地故障时发电机定子铁心的安全性。
[0006]本申请的第二个目的在于提出一种发电机的组合型接地方式的优化设计系统；
[0007]本申请的第三个目的在于提出一种非临时性计算机可读存储介质。
[0008]为达上述目的，本申请的第一方面实施例在于提出一种发电机的组合型接地方式的优化设计方法，该方法包括以下步骤：
[0009]计算发电机的电容电流并确定定子接地故障安全电流，根据所述电容电流和所述定子接地故障安全电流计算中性点的电阻电流和电感电流；
[0010]根据所述电阻电流和所述电感电流计算所述发电机的组合型接地装置中的电感值；
[0011]对所述发电机的传递过电压和中性点位移电压进行校核，并根据校核结果对所述电感值进行第一次调整；
[0012]通过构建所述发电机的准分布参数电路对重燃弧暂态过电压进行仿真分析，并根
据仿真分析结果对第一次调整后的电感值进行第二次调整，以抑制所述重燃弧暂态过电压。
[0013]可选地，在本申请的一个实施例中，计算发电机的电容电流并确定定子接地故障安全电流，包括：获取所述发电机的额定电压、角频率、定子每相对地电容以及发电机出口断路器在主变侧的单相接地电容值和在发电机侧的单相接地电容值，并根据所述额定电压计算额定相电压；根据所述额定相电压、所述角频率、所述定子每相对地电容以及所述发电机出口断路器在主变侧的单相接地电容值和在发电机侧的单相接地电容值计算所述发电机的电容电流；获取预先设置的定子单相接地故障安全电流值范围，并结合所述发电机的电容电流在所述范围中选取所述定子接地故障安全电流。
[0014]可选地，在本申请的一个实施例中，根据电容电流和所述定子接地故障安全电流计算中性点的电阻电流和电感电流,包括：以所述电容电流减去所述电感电流为补偿后的电容电流，并根据所述定子接地故障安全电流的电流值确定所述补偿后的电容电流的电流值；基于所述电阻电流等于所述补偿后的电容电流的1.1倍的设计原则，计算所述电阻电流；根据所述补偿后的电容电流和所述电容电流计算所述电感电流。
[0015]可选地，在本申请的一个实施例中，根据所述电阻电流和所述电感电流计算所述发电机的组合型接地装置中的电感值，包括：根据所述电阻电流和所述电感电流计算接地变压器一次侧电流，并根据所述接地变压器一次侧电流和所述额定相电压计算所述接地装置的整体阻抗；通过负载试验和短路试验测得所述接地变压器的负载损耗和阻抗电压百分比，并结合所述接地变压器的原边电压和额定容量，计算所述接地变压器的漏电阻和漏电抗；获取所述接地变压器的变比，并基于接地变压器二次侧外接阻抗的计算方式，根据所述整体阻抗、所述漏电阻、所述漏电抗和所述变比计算所述发电机的组合型接地装置中的电阻值和电感值。
[0016]可选地，在本申请的一个实施例中，对所述发电机的传递过电压进行校核，包括：
[0017]设定主变压器高压侧基波零序电压；通过以下公式计算所述传递过电压：
[0018][0019]其中，
[0020]其中，X
C
和X
M
是过渡算子，ω是角速度，C
g
是定子每相对地电容，C
GCB1
是发电机出口断路器在主变侧的单相接地电容值，C
GCB2
是发电机出口断路器在发电机侧的单相接地电容值，C
M
是主变压器高低压绕组耦合电容，Z
N
是接地装置的整体阻抗，是主变压器高压侧基波零序电压；将所述传递过电压与预设的基波零序定子接地保护动作的定值进行比较，以判定所述传递过电压是否会导致定子接地保护误动。
[0021]可选地，在本申请的一个实施例中，对所述发电机的中性点位移电压进行校核，包括：在发电机三相对地电容中任意两相发生变化时，将不对称的三相电容代入发电机中性点位移电压的计算公式，计算所述中性点位移电压；将所述中性点位移电压与所述基波零序定子接地保护动作的定值进行比较，以判断所述中性点位移电压是否在允许的第一范围内。
[0022]可选地，在本申请的一个实施例中，通过构建所述发电机的准分布参数电路对重燃弧暂态过电压进行仿真分析，包括：在电路仿真应用中构建多个发电机子单元并计算所述发电机子单元的参数，通过所述多个发电机子单元构建所述发电机的准分布参数电路；通过开关组合模拟单相接地故障的燃弧和熄弧过程，获取所述发电机的准分布参数电路的三相电压波形，并确定所述重燃弧暂态过电压；判断所述重燃弧暂态过电压的峰值是否在在允许的第二范围内。
[0023]为达上述目的，本申请的第二方面实施例还提出了一种发电机的组合型接地方式的优化设计系统，包括以下模块：
[0024]第一计算模块，用于计算发电机的电容电流并确定定子接地故障安全电流，根据所述电容电流和所述定子接地故障安全电流计算中性点的电阻电流和电感电流；
[0025]第二计算模块，用于根据所述电阻电流和所述电感电流计算所述发电机的组合型接地装置中的电感值；
[0026]校核模块，用于对所述发电机的传递过电压和中性点位移电压进行校核，并根据校核结果调整所述电感值；
[0027]仿真模块，用于通过构建所述发电机的准分布参数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发电机的组合型接地方式的优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：计算发电机的电容电流并确定定子接地故障安全电流，根据所述电容电流和所述定子接地故障安全电流计算中性点的电阻电流和电感电流；根据所述电阻电流和所述电感电流计算所述发电机的组合型接地装置中的电感值；对所述发电机的传递过电压和中性点位移电压进行校核，并根据校核结果对所述电感值进行第一次调整；通过构建所述发电机的准分布参数电路对重燃弧暂态过电压进行仿真分析，并根据仿真分析结果对第一次调整后的电感值进行第二次调整，以抑制所述重燃弧暂态过电压。2.根据权利要求1所述的优化设计方法，其特征在于，所述计算发电机的电容电流并确定定子接地故障安全电流，包括：获取所述发电机的额定电压、角频率、定子每相对地电容以及发电机出口断路器在主变侧的单相接地电容值和在发电机侧的单相接地电容值，并根据所述额定电压计算额定相电压；根据所述额定相电压、所述角频率、所述定子每相对地电容以及所述发电机出口断路器在主变侧的单相接地电容值和在发电机侧的单相接地电容值计算所述发电机的电容电流；获取预先设置的定子单相接地故障安全电流值范围，并结合所述发电机的电容电流在所述范围中选取所述定子接地故障安全电流。3.根据权利要求1或2所述的优化设计方法，其特征在于，所述根据所述电容电流和所述定子接地故障安全电流计算中性点的电阻电流和电感电流,包括：以所述电容电流减去所述电感电流为补偿后的电容电流，并根据所述定子接地故障安全电流的电流值确定所述补偿后的电容电流的电流值；基于所述电阻电流等于所述补偿后的电容电流的1.1倍的设计原则，计算所述电阻电流；根据所述补偿后的电容电流和所述电容电流计算所述电感电流。4.根据权利要求1所述的优化设计方法，其特征在于，所述根据所述电阻电流和所述电感电流计算所述发电机的组合型接地装置中的电感值，包括：根据所述电阻电流和所述电感电流计算接地变压器一次侧电流，并根据所述接地变压器一次侧电流和所述额定相电压计算所述组合型接地装置的整体阻抗；通过负载试验和短路试验测得所述接地变压器的负载损耗和阻抗电压百分比，并结合所述接地变压器的原边电压和额定容量，计算所述接地变压器的漏电阻和漏电抗；获取所述接地变压器的变比，并基于接地变压器二次侧外接阻抗的计算方式，根据所述整体阻抗、所述漏电阻、所述漏电抗和所述变比计算所述发电机的组合型接地装置中的电阻值和电感值。5.根据权利要求1所述的优化设计方法，其特征在于，所述对所述发电机的传递过电压进行校核，包括：设定主变压器高压侧基波零序电压；通过以下公式计算所述传递过电压：
其中，其中，X
C
和X
M
是过渡算子，ω是角速度，C
g
是定子每相对地电容，C
GCB1
是发电机出口断路器在主...

【专利技术属性】
技术研发人员：桂林，刘建政，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：