发电机乒乓式转子接地保护

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1、第(!卷第"&期电力自动化设备<3,=(!>3="&(&(##!年"&月+,-./01.234-056/378/139+:61;7-9/234=(##!发电机乒乓式转子接地保护电路设计夏勇军!尹项根!杨经超!张侃君"华中科技大学电气与电子工程学院!湖北武汉!"##$!#!"$基于有关文献中几种乒乓式发电机转子接地保护电路的分析!确定了一种较为合理的电路结构!并具体阐述了转子一点接地的检测原理%详细分析了保护电路中各主要环节的特征&电路实现要点及可供选择方案!提出了相关环节的具体实现电路和元件参数%通过对转子一点接地保护的灵敏度分析!证实了该设计的实用价值

2、%#$%$发电机转子’接地故障’微机保护’电路设计&’()*$!%$$&+,-./$’+01*$"##$%$#&’"(##!("&%##(&%#!!和!!’.+和.&为微机控制的联动电子开关%电路#引言工作时!电子开关.+!.&总是一个导通而另一个断开!并相互切换%发电机在长期运行过程中!由于转子内部受潮&当转子绕组没有接地故障时!图+中的",不存冷却介质泄漏&绝缘老化以及机械振动等诸多方面在!电阻"+上电压为零!装置检测显示转子回路绝的原因!容易造成转子对地绝缘水平的降低进而引缘良好%假设转子回路绝缘发生损坏!例如在$点发转子接地故障%当转子发生一点接

3、地故障时!虽出现了转子一点接地!保护装置通过控制电子开关然不会对发电机本身造成直接的危害!但若再相继的导通和关断改变电路结构参数!然后测量励磁电发生两点接地!则将严重威胁发电机的安全%为了实压和辅助电阻"+上电压的大小!通过网孔方程!求现发电机转子接地保护!相关文献)+)"*提出了乒乓式解",和!%发电机转子接地保护方案!该方案能够同时兼顾发当.+导通&.&断开时!假设此时转子电压为!!电机转子一点接地和两点接地故障的检测!而且灵取样电阻"+上的电压为#+!则敏度较高%为了将该原理更好地运用于实际!必须!!!/+"0"+0",(%+-+",0"+(%&+

4、+(在对实现原理&检测和控制环节特征进行详细分析++-!(!/-+",0"+(%+0+",0"+0&"(%&+&(的基础上!结合现在工业条件所能提供的手段!提出#+/"++%+-%&(+"(最佳的设计方案%当.+断开&.&导通时!有+!!!/+&"0"+0",(%+!-+",0"+(%&!+!(转子接地保护基本原理++-!(!!/-+",0"+(%+!0+",0"+0"(%&!+((乒乓切换电路基本原理如图+所示%图中!为#+!/"++%+!-%&!(+)(发电机励磁电压’正实数!反映励磁绕组接地点的联立以上方程可得$位置!#!!!+!当励磁绕组经电阻"

5、,发生一点接地",/!"+*+""#(-"+-&"*"+$(短路时!励磁电势等效为!!和++-!(!’电阻"为!/+*"0#+*+""#(+1(高阻!"+为低阻’装置在乒乓切换过程中所对应的两"#/#+-!#+!*!!%种工作状态下!取样电阻"+上电压分别为#+和#+!!通过上述计算可以确定发生励磁绕组接地故障考虑此过程中励磁电压的变化!假设该电压分别为时!接地过渡电阻的大小和故障位置%当励磁回路发生两点接地时!保护测量的等效电路和网孔方程!!++-!(!-0在文献)+*中都有详细分析!这里不再赘述%&$’需要指出的是!在某些文献中测量原理与图+","%

6、+%&"有些轻微的差别!主要表现为两个方面%.+.&"!"文献)&*将两侧与电子开关并联的高阻"去+#+!#+@掉!这样!在乒乓切换的过程中!只有一个网孔有电""流!另一个网孔开路!似乎可以简化以上计算过程’图+励磁回路一点接地保护原理图但是在转子线圈开路或灭磁过程中励磁电压!可能突5678+9:3;<=>34>6=?@4:3A3,=<=?3?;=6?>变为反向高压!这样开路网孔上的电子开关承受很高7<=B?C6?7,DBE>=,73?3=<3F46>6?7<=>=<的电压!可能损坏电子开关!因此这种简化不太可取%收稿日期$(##!%#)%#"’修

7、回日期$(##!%#*%+!#"在文献)"*中!将与电子开关并联的电阻换第!"期夏勇军!等-发电机兵乓式转子接地保护电路设计)6为二极管!二极管可以向前述反相电压提供通道!而虑在前端增加分压环节%以三峡左岸3789:;机组且文献中还指出可以通过此二极管截断乒乓测量回为例!其额定励磁电压为’<$-!考虑强励情况下65!6路造成的转子接地!减小对转子绝缘的影响!其实在倍的强励倍数!该电压可达!))&-)另外!在发电机乒乓转换过程中!导通的电子开关的支路总会使转灭磁过程中!励磁线圈突然由励磁系统切换至灭磁子通过高阻接地!因此该方法与图!完全类似"电阻两端时!由

8、于励磁线圈上的电流不能突变!故很从后文的分析可以看出!当用功率器件作为电子可能产