大型发电机定子接地故障分支判定方法与流程

本发明涉及发电机故障检测领域，具体涉及一种大型发电机定子接地故障分支判定方法。

背景技术：

1、发电机定子绕组单相接地故障是发电机定子绕组绝缘破坏最常见的故障，相比于定子绕组内部故障，定子绕组单相接地故障对发电机的损伤程度较轻，但它往往是破坏严重的相间/匝间短路发生的先兆。因此一旦发生定子单相接地故障，保护应快速动作，将故障发电机从系统切除并停机，并进行现场拆机检修，查找故障点。

2、大型发电机中性点接地方式多为经接地变高阻接地，随着发电机容量的提升，对地电容电流也随之增大；为减小接地故障电流，可通过优化接地变设计，补偿部分容性电流，这一方案的实施进一步增大了故障点的查找工作量。

3、目前已有的故障定位算法利用故障后相电压有效值最低判别故障相，进一步再利用基波零序电压和过渡电阻值计算故障位置。然而对大型发电机而言，通常为每相多分支并联的绕组形式，并联支路数可多达11分支，传统的定位算法无法判定接地故障分支，因此有必要对接地故障分支的判定进行研究，以进一步减少故障检修工作量。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种大型发电机定子接地故障分支判定方法，对于每相不同分支电势构成相同的电机，任一分支相同位置发生定子接地故障后其故障特征量相同，无法有效区分故障分支；对于每相不同分支电势构成不同的电机，不同分支相同位置发生定子接地故障后其故障特征量是不同的，据此可以判定故障分支。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

3、大型发电机定子接地故障分支判定方法，判定的具体步骤为：

4、step1、根据发电机定子绕组对地电容、接地变漏阻抗、接地电阻值参数，得到单相接地故障后基波零序等值回路，并推导出基波零序电压与故障位置α和故障过渡电阻rf之间的关系：

5、

6、其中，rneq为发电机中性点等效接地电阻，记为等效接地电阻，-jxceq为定子绕组等效对地电抗，为故障点到发电机中性点之间的电势，rf为接地点过渡电阻，α为故障点到定子绕组中性点的线圈匝数站一相总串联匝数的百分比，为基波零序电压；

7、step2、根据定子绕组同相不同分支电势分布推导出任意故障位置和过渡电阻的组合工况下，基波零序电压向量轨迹分布区area.1,area.2,…,area.n；step3、定子接地故障发生后，提取基波零序电压根据向量所在区间判定故障分支；若区间area.1,area.2,…,area.n互相独立，则可直接根据判别故障分支；若区间area.1,area.2,…,area.n有重叠，且恰好落在重叠区间内，可进一步借助过渡电阻值判定故障分支。

8、上述的step1中等值回路结构为：

9、中性点等效接地电阻rneq与故障点到发电机中性点的电势接地过渡电阻rf组成串联回路，故障点到发电机中性点的电势和接地过渡电阻rf两端存在基波零序电压中性点等效接地电阻rneq两端并联有定子绕组等效对地电抗-jxceq。

10、上述的step3中当区间area.1,area.2,…,area.n互相独立时，故障分支的判定方法为：

11、基波零序电压向量所在区间记为对应的故障分支，基波零序电压落在区间area.m，则故障分支为第m分支。

12、上述的所述的step3中当区间area.1,area.2,…,area.n有重叠时，故障分支的判定方法为：

13、基波零序电压向量落在重叠区时，需要将接地点过渡电阻rf带入公式：

14、

15、可求得所在分支即为故障分支。

16、本发明提供的一种大型发电机定子接地故障分支判定方法，通过单相接地故障后等值回路计算出基波零序电压与故障位置α和故障过渡电阻rf之间的关系，根据同相不同之分电势分布推导出任意故障位置和故障过渡电阻的组合工况下基波零序电压向量分布区间，根据基波零序电压向量分布区间的是否独立判断故障分支位置，当单相接地故障发生后，提取故障后基波零序电压向量，根据基波零序电压向量所在区间可判断故障分支，该方法灵敏度高，计算简单，可快速判定故障分支。

技术特征：

1.大型发电机定子接地故障分支判定方法，其特征在于，判定的具体步骤为：step1、根据发电机定子绕组对地电容、接地变漏阻抗、接地电阻值参数，得到单相接地故障后基波零序等值回路，并推导出基波零序电压与故障位置α和故障过渡电阻rf之间的关系：

2.根据权利要求1所述的大型发电机定子接地故障分支判定方法，其特征在于，所述的step1中等值回路结构为：

3.根据权利要求2所述的大型发电机定子接地故障分支判定方法，其特征在于，所述的step3中当区间area.1,area.2,…,area.n互相独立时，故障分支的判定方法为：

4.根据权利要求3所述的大型发电机定子接地故障分支判定方法，其特征在于，所述的所述的step3中当区间area.1,area.2,…,area.n有重叠时，故障分支的判定方法为：

技术总结
大型发电机定子接地故障分支判定方法，步骤一、单相接地故障后等值回路计算出基波零序电压与故障位置和故障过渡电阻之间的关系；步骤二、根据同相不同之分电势分布推导出任意故障位置和故障过渡电阻的组合工况下基波零序电压向量分布区间；步骤三、根据基波零序电压向量分布区间的是否独立判断故障分支位置。当单相接地故障发生后，提取故障后基波零序电压向量，根据基波零序电压向量所在区间可判断故障分支，该方法灵敏度高，计算简单，可快速判定故障分支。

技术研发人员：侯小虎,郭文,杨维胜,夏建华,张舸,肖江滔,桂林
受保护的技术使用者：中国长江电力股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12