發電機中性點接地方式與過電壓關系分析

金成明

摘要：為解決傳統發電機中性點接地方式與過電壓關系分析殘差高的問題，通過設計發電機一次主接地，計算發電機中性點電位差，選擇發電機中性點單變接地。在此基礎上，采集發電機中性點接地方式與過電壓關系多源信息，建立接地方式與過電壓關系短路電流端口阻抗矩陣，并加以表達，通過分析得出結論為發電機中性點接地電阻越高，越容易出現過電壓的現象。設計實例分析，結果表明，設計方法分析殘差明顯低于對照組，能夠解決傳統分析殘差高的問題。

關鍵詞：發電機;中性點;接地方式;過電壓關系

中圖分類號：TP343.7 ?文獻標識碼：A

引言：

在發電機的發展過程中，考慮到其自身容量的不斷加大，對于發電機中性點接地方式提出了更高的要求與標準。由于發電機中性點在接地過程中，會影響零序阻抗的穩定性，導致發電機運行的穩定性遭受到波動。發電機中性點接地方式，能夠直接決定發電機接地行波保護效果[1]。發電機中性點一般采用單變接地方式，當單變接地電流過大時，不在第一時間采取相應的措施切斷電路，就會有很大可能導致發電機高壓輸電線路兩相短路甚至三相短路，從而造成發電機故障。發電機中性點接地方式研究是解決以上問題的有效途徑，因此，必須提高對其的重視程度。目前，我國常用的發電機中性點接地方式在實際應用過程中，很容易造成整定值過低的現象[2]。傳統接地方式由于在實際應用中受到發電機入地故障電流多等因素限制，造成其方案設計十分困難。為此，本文提出發電機中性點接地方式研究，并在此基礎上，通過分析發電機中性點接地方式與過電壓關系，致力于解決傳統發電機中性點接地方式與過電壓關系分析殘差高的現象，以期提高發電機中性點接地的行波保護效果，保證發電機的穩定運行。

1發電機中性點接地方式

1.1發電機一次主接地設計

在發電機中性點接地方式研究中，首先要通過設計發電機一次主接地，選擇與其對應的接地方式[3]。在選擇時應當充分考慮到發電機電負荷內部需求側的觸電安全問題，對于外部的饋線問題可不參與到接地方式的選擇當中。采用TN—C接地方式實現發電機一次主接地，在此種接地方式中，必須保證發電機中性點所在的中性線與保護線是完全重疊的。這樣一來，就能夠在發電機中性點接地過程中減少一條線路。在TN—C接地方式中，可以有效保證電流足夠大，并可以更加快速地啟動相應的電流保護裝置[4]。但相比于TN—C接地方式，TN—S與TN-C-S接地方式的電流較小，同時對發電機電流的保護動作較慢速。因此，在發電機中性點接地方式研究中，選擇TN—C接地方式。利用TN—C接地方式接地時，發電機接觸到的電壓較低，能夠有效保證發電機的運行安全。在發電機一次主接地設計中，對直流側不進行任何接地方式接地，以免造成電壓源換流裝置的開關頻率異常，進而產生動蕩，引發接地網出現正負電極出現異常波動現象。本文設計的發電機一次主接地，選用回流線路接地的方式進行接地處，并結合多點式的連接方式，從而控制電阻。

1.2計算發電機中性點電位差

在完成發電機一次主接地設計后，當發電機中性點接地時，還需要通過計算發電機中性點電位差的方式，確定發電機中性點接地的安全限值。本文以發電機中性點接觸電位差及和跨步電位差，為發電機中性點接地安全限值的判據，通過計算的方式對發電機中性點接地起到行波保護的主保護。設發電機中性點接觸電位差為，可得公式（1）：

在公式（1）中：表示發電機中性點線路單相接地故障電阻率;表示發電機中性點線路單相接地故障相對介電常數;表示發電機中性點輸電線路長度。在求得發電機中性點接觸電位差的基礎上，計算跨步電位差。設發電機中性點跨步電位差為，可得公式（2）：

在公式（2）中：表示發電機中性點接地時地表層的土壤電阻;表示故障持續時間。以此得出發電機中性點電位差，為發電機中性點接地行波保護判據，執行發電機中性點單變接地。

1.3 發電機中性點單變接地

在得出發電機中性點電位差的基礎上，設定發電機中性點接地參數，考慮到發電機中性點個數一般在7個之內，發電機中性點接地參數，如表1所示。

根據表1所示，完成發電機中性點接地，回填溝槽結構，并保持現場的干凈整潔，完成對發電機中性點接地方式的選擇。

2發電機中性點接地方式與過電壓關系分析方法

在上述研究基礎上，本文設計一種分析方法，分析發電機中性點接地方式與過電壓關系，針對4步主要流程的具體分析內容，如下文所述。

2.1采集發電機中性點接地方式與過電壓關系多源信息

考慮到發電機中性點接地方式與過電壓之間存在一定的關系。在發電機中性點接地過程中，由于會發生鐵磁諧振的現象，這樣一來，就會導致過電壓的產生[5]。本文通過在發電機中內置傳感器的方式，采集發電機中性點接地方式與過電壓關系多元信息，主要包括：等值電勢以及電容。并在二維坐標系中標出相應的數值點，其中，以X軸作為提取發電機中性點接地方式與過電壓關系多源信息指標;以Y軸作為分析精度指標，通過點位支持，實現發電機中性點接地方式與過電壓關系多源信息采集。

2.2 建立接地方式與過電壓關系短路電流端口阻抗矩陣

在采集發電機中性點接地方式與過電壓關系多源信息的基礎上，本文通過建立接地方式與過電壓關系短路電流端口阻抗矩陣的方式，進一步分析兩者之間的潛在關系[6]。建立發電機中性點接地短路電流端口阻抗矩陣就是一個簡單的直線相關，可以求出多回線跨電壓不接地故障時的短路電流阻抗系數，也可以將發電機中性點接地短路電流端口阻抗矩陣看做簡單的直線回歸。通過建立發電機中性點接地短路電流端口阻抗矩陣，可得出發電機中性點接地故障時的短路電流序分量與過電壓關系。發電機中性點接地故障時的短路電流序分量必須達到三項對稱時，證明存在過電壓現象，得到的發電機中性點接地方式與過電壓關系短路電流端口阻抗值最準確。

2.3表達發電機中性點接地方式與過電壓關系

通過上文建立的接地方式與過電壓關系短路電流端口阻抗矩陣，本文引入深度學習方法，表達發電機中性點接地方式與過電壓關系。在此過程中，假定發電機中性點接地方式與過電壓的關系表示為A，則A={A1，A2，A3……，An}，并認為A中數據的存儲狀態為暫存狀態，在此基礎上，將數據進行映射處理。輸出映射處理后的數據集合，表示為B，則B={B1，B2，B3……，Bn}，將樣本數據集合B進行線性參數分類，導出分類數據集合，表示為C，則C={C1，C2，C3……，Cn}，其中C可以作為測試集合。在此種狀態下，原始2025維度的空間數據將被映射到300維度空間數據中，對數據進行IEEE測試，發現真實的導出數據相比于原始數據的維度較高，邊緣數據的表示方式更為復雜，以此，可認為完成對發電機中性點接地方式與過電壓關系的表達。

2.4分析發電機中性點接地方式與過電壓關系

為進一步提高分析精度，本文基于有限元，分析發電機中性點接地方式與過電壓關系。有限元模型的大小以實際發電機為基礎，在1：1比例下，建立發電機有限元模型。通過仿真得到的發電機中性點接地方式與過電壓關系與實際相比較，如果差異較大，則對模型進行修正。修改的內容主要包括：網格密度，單元類型，邊界條件和模型的聯系類型。初始校正模型是通過諧波響應分析來完成的直到固有頻率與實際相似。在發電機中性點接地方式與過電壓關系分析中，應用于有限元模型的邊界條件是由給定的距離速度激發，一般為一個經驗值。但在這個模型中。將實驗數據導入模型，以鐵磁諧振為邊界條件進行發電機中性點接地方式與過電壓關系分析。本文基于有限元分析，將復雜的發電機中性點接地方式與過電壓關系分析問題轉換為計算問題。設發電機中性點接地電阻表達式為p，可得公式（3）。

公式（3）中：表示有限元模型中的網格數量;表示發電機中性點接地電流極值。結合上述計算公式，可得出發電機中性點接地方式與過電壓關系分析結果。由此可見，發電機中性點接地電阻越高，越容易出現過電壓的現象。可以通過降低發電機中性點接地電阻的方式，避免出現過電壓的現象，這一點與發電機中性點接地方式選擇理念相符。以此，完成發電機中性點接地方式與過電壓關系分析。

3實例分析

3.1實驗準備

為構建實例分析，實驗對象選取型號為OB6500JK柴油發電機，該發電機的具體參數，如表2所示。

結合表2所示，本次實例分析內容為分析發電機中性點接地方式與過電壓關系，首先使用本文設計方法，分析發電機中性點接地方式與過電壓關系，通過黑盒工具-QAcenter測得分析殘差，記為實驗組;再使用傳統方法，分析發電機中性點接地方式與過電壓關系，同樣測得分析殘差，記為對照組。實驗對比指標為對比兩種方法的分析殘差，分析殘差越低證明對發電機中性點接地方式與過電壓關系分析精度越高。

3.2實驗結果分析與結論

整理實驗結果，分析殘差對比結果，如表3所示。

通過表3可知：本文設計方法分析殘差明顯低于對照組。通過實驗結果證明，所設計的方法針對發電機中性點接地方式與過電壓關系分析精度更高，能夠證明本次設計具有現實應用價值，值得被大力推廣。

4結束語

本文通過實例分析的方式，證明了設計分析方法在實際應用中的適用性，以此為依據，證明此次優化設計的必要性。因此，有理由相信通過本文設計，能夠解決傳統發電機中性點接地方式與過電壓關系分析中存在的精度低的缺陷。但本文同樣存在不足之處，主要表現為未對本次發電機中性點接地方式與過電壓關系分析結果的精密度與準確度進行檢驗，進一步提高發電機中性點接地方式與過電壓關系分析結果的可信度。這一點，在未來針對此方面的研究中可以加以補足。與此同時，還需要對發電機中性點接地方式的優化設計提出深入研究，以此為提高發電機的綜合運行質量提供建議。

參考文獻

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