發電機單相接地的基波零序電壓和電流
發布時間：2023-11-12 點擊：416
發電機單相接地的基波零序電壓和電流
正序、負序、零序的出現是為了分析在發電機電壓、電流出現不對稱現象時，把三相的不對稱分量分解成對稱分量（正、負序）及同向的零序分量。只要是三相系統，就能分解出上述三個分量（有點象力的合成與分解，但很多情況下某個分量的數值為零）。對于理想的發電機，由于三相對稱，因此負序和零序分量的數值都為零。當系統出現故障時，三相變得不對稱了，這時就能分解出有幅值的負序和零序分量度了（有時只有其中的一種），因此通過檢測這兩個不應正常出現的分量，就可以知到系統出了毛病（特別是單相接地時的零序分量）。下面再介紹用作圖法簡單得出各分量幅值與相角的方法，先決條件是已知三相的電壓或電流（矢量值），當然實際工程上是直接測各分量的。
一、通過下述方法大家可以分析出各種系統故障的大概情況，如為何出現單相接地時零序保護會動作，而兩相短路時基本沒有零序電流。
1、求零序分量
把三個向量相加求和。即a相不動，b相的原點平移到a相的頂端，注意b相只是平移，不能轉動。同方法把c相的平移到b相的頂端。此時作a相原點到c相頂端的向量（些時是箭頭對箭頭），這個向量就是三相向量之和。最后取此向量幅值的三分一，這就是零序分量的幅值，方向與此向量是一樣的。
2、求正序分量
對原來三相向量圖先作下面的處理：a相的不動，b相逆時針轉120度，c相順時針轉120度，因此得到新的向量圖。按上述方法把此向量圖三相相加及取三分一，這就得到正序的a相，用a相向量的幅值按相差120度的方法分別畫出b、c兩相。這就得出了正序分量。
3、求負序分量
注意原向量圖的處理方法與求正序時不一樣。a相的不動，b相順時針轉120度，c相逆時針轉120度，因此得到新的向量圖。
二、基波零序電壓和電流
發電機正常運行時三相電壓及三相負荷對稱，無零序電壓和零序電流分量。假設a相繞組離中性點a處發生金屬性接地故障，如圖1所示，作近似估計時機端各相對地電動勢為
式中 α——中性點到故障點的繞組占全部繞組的百分數。
由圖1可以求得故障零序電壓為
式（2-9）表明，零序電壓將隨著故障點位置α的不同而改變。當α＝1時，即機端接地，故障的零序電壓最大，等于額定相電壓。
圖1 發電機定子繞組單相接地時的電路圖
圖2 發電機定子繞組單相接地時的相量圖
圖1所示電路的零序等效網絡如圖3、圖4所示，cf為發電機各相的對地電容，cw為發電機外部各元件對地電容，l是代表中性點消弧線圈的電感。
圖3 發電機定子繞組中性點不接地的零序等效網絡
圖4 發電機中性點經消弧線圈接地的零序等效網絡
當中性點不接地時，故障點的接地電流為
當中性點經消弧線圈接地時，故障點的接地電流為
由式（2-11）可知，經消弧線圈接地可以補償故障接地的容性電流。在大型發電機一變壓器組單元接線的情況下，由于總電容為定值，一般采用欠補償運行方式，即補償的感性電流小于接地容性電流，這樣有利于減小電力變壓器耦合電容傳遞的過電壓。當發電機電壓網絡的接地電容電流大于允許值時，不論該網絡是否裝有消弧線圈，接地保護均動作于跳閘；當接地電流小于允許值時，接地保護動作于信號，即可以不立即跳閘，值班人員請示調度中心，轉移故障發電機的負荷，然后平穩停機進行檢修。
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1、求零序分量
把三個向量相加求和。即a相不動，b相的原點平移到a相的頂端，注意b相只是平移，不能轉動。同方法把c相的平移到b相的頂端。此時作a相原點到c相頂端的向量（些時是箭頭對箭頭），這個向量就是三相向量之和。最后取此向量幅值的三分一，這就是零序分量的幅值，方向與此向量是一樣的。
2、求正序分量
對原來三相向量圖先作下面的處理：a相的不動，b相逆時針轉120度，c相順時針轉120度，因此得到新的向量圖。按上述方法把此向量圖三相相加及取三分一，這就得到正序的a相，用a相向量的幅值按相差120度的方法分別畫出b、c兩相。這就得出了正序分量。
3、求負序分量
注意原向量圖的處理方法與求正序時不一樣。a相的不動，b相順時針轉120度，c相逆時針轉120度，因此得到新的向量圖。
二、基波零序電壓和電流
發電機正常運行時三相電壓及三相負荷對稱，無零序電壓和零序電流分量。假設a相繞組離中性點a處發生金屬性接地故障，如圖1所示，作近似估計時機端各相對地電動勢為
式中 α——中性點到故障點的繞組占全部繞組的百分數。
由圖1可以求得故障零序電壓為
式（2-9）表明，零序電壓將隨著故障點位置α的不同而改變。當α＝1時，即機端接地，故障的零序電壓最大，等于額定相電壓。
圖1 發電機定子繞組單相接地時的電路圖
圖2 發電機定子繞組單相接地時的相量圖
圖1所示電路的零序等效網絡如圖3、圖4所示，cf為發電機各相的對地電容，cw為發電機外部各元件對地電容，l是代表中性點消弧線圈的電感。
圖3 發電機定子繞組中性點不接地的零序等效網絡
圖4 發電機中性點經消弧線圈接地的零序等效網絡
當中性點不接地時，故障點的接地電流為
當中性點經消弧線圈接地時，故障點的接地電流為
由式（2-11）可知，經消弧線圈接地可以補償故障接地的容性電流。在大型發電機一變壓器組單元接線的情況下，由于總電容為定值，一般采用欠補償運行方式，即補償的感性電流小于接地容性電流，這樣有利于減小電力變壓器耦合電容傳遞的過電壓。當發電機電壓網絡的接地電容電流大于允許值時，不論該網絡是否裝有消弧線圈，接地保護均動作于跳閘；當接地電流小于允許值時，接地保護動作于信號，即可以不立即跳閘，值班人員請示調度中心，轉移故障發電機的負荷，然后平穩停機進行檢修。
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