[发明专利]电机绕组接地故障保护系统

说明书

本发明的目的是提供一种具有接地中性点的电机绕组的接地故障保护系统，特别是发电机的定子绕组，可以应用于在和变压器串联的或者和发电机并联的或者直接和母线相连的发电机操作期间进行接地故障保护。

已知的发电机定子绕组的接地故障保护系统包括两个电阻：一个较低的电阻，和一个电阻值大约比第一个电阻大4倍的另一个电阻。这些电阻被连接在发电机的中性点和地之间，并且它们相互串联连接。一个含有频率等于发电机的额定频率的1/4的电压源的系统和电阻值较低的电阻并联。该系统和接地故障保护单元相连。一个二次绕组和接地故障保护单元的输出相连的电压互感器和其电阻比第一个电阻大4倍的电阻相连。

现有的发电机定子绕组的接地故障保护系统的缺点在于，在发电机定子绕组的任何部分出现接地故障的情况下，在接地故障点通过的接地故障电流的值主要取决于连接在定子绕组的中性点和地之间的电阻的电阻值。由于用于这种保护系统中的这些电阻的阻值，这些电阻总是引起接地故障电流值的增加，使得所述电流总是大大超过5安培。如果接地故障发生在发电机定子绕组，这个电流将引起定子绕组的相当大的破坏。现有的发电机定子绕组接地故障保护系统的另一个缺点在于，在发电机定子的接地故障位置和在发电机中性点的接地故障电流具有大的值，其取决于在发电机中性点和地之间连接的电阻的阻值，这限制了由这种接地故障保护系统保护的区域的长度。

按照本发明的用于电机绕组尤其是发电机定子绕组的接地故障保护系统包括和绕组的中性点相连的接地支路，在所述支路中，连接一个低阻值电阻，所述电阻和频率等于电机的额定频率的1/4的一个电压源并联，并且所述电压源和一个接地故障保护单元耦联，所述接地故障保护单元的输出和电压互感器的二次绕组相连，所述电压互感器的一次绕组和接地支路相连，本发明的的实质在于，由电压互感器的一次绕组和接地支路形成的电路，在绕组的中性点和低阻值的电阻之间，并联连接一个分流电抗器。所述分流电抗器的电感在0.1到20亨的范围内。

以附图中表示的本发明的一个示例的实施例说明本发明的目的，所述附图表示发电机定子绕组的接地故障保护系统的单元图，所述发电机定子绕组和与其串联的变压器为一个单元工作。

发电机1包括被连接在中性点N和地之间的接地支路2，并通过母线4和变压器3串联连接。在接地支路2中，安装有分流电抗器5，其和与地相连的几百欧姆的低阻电阻6串联连接。分流电抗器5和电压互感器7的一次绕组并联连接，电压互感器7的二次绕组和接地故障保护单元8并联连接。电阻6和频率等于发电机1的额定频率的1/4的电压源并联连接，所述电压源是一个注入系统9，其和接地故障保护单元8相连。

由注入系统9注入的电压作为电机的导体相对于地的偏压，其具有和发电机的频率不同的频率。接地故障引起取决于故障性质和注入电压的电流。接地故障保护单元8监视这个电流和被注入的电压，确定是否发生了故障和故障的性质。如果需要，接地故障保护单元8操作断路器使发电机断开。

在和变压器3相连的发电机1的无故障操作条件下，中性点N和地之间的电压等于0。接地故障电容电流和通过在发电机1的中性点N和地之间连接的元件的电流也等于0。选择使发电机1的中性点N接地的分流电抗器5的电感，使得在接地故障期间通过发电机1的定子的绕组的主绝缘的电流被限制为小于5A的电流，并且还不使在中性点N的超过5A的接地故障电流通过。所述电感的值的范围为0.1-20亨。借助于恰当地选择分流电抗器5的电感，对于沿着发电机1的转子绕组的整个长度的故障，保证接地故障保护单元8能够正确操作，这减少了甚至完全消除了对发电机1的定子磁路的破坏。

本发明不仅可以用于发电机的保护，而且可以应用于具有含有中性点的绕组的其它类型的电机，例如电动机或变压器。