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AGN038-说明书 |
交流发电机接地装置和电阻测量方法 |
摘要：同步交流发电机“接地”与“电阻测量”的核心作用，这两项工作是保证发电机安全、稳定、经济运行的基石。其中，发电机的接地主要分为 “中性点接地” （属于系统接地）和 “机壳接地” （属于保护接地）。而电阻测量主要指 “接地电阻测量” 和 “绕组直流电阻测量”，其目的是为了确认该电阻值在设计要求的范围内。电阻值过大，会失去限制故障电流和抑制过电压的作用；电阻值过小，则会导致故障电流过大，失去电阻接地的意义。
一、同步交流发电机的接地装置
发电机的接地主要分为两个部分：中性点接地和机壳/本体接地。
1、中性点接地
发电机的中性点接地方式是电力系统接地的重要组成部分，其主要目的是限制故障电流、抑制过电压、并为继电保护提供信号。主要接地方式包括：
（1）不接地系统：
① 描述： 中性点不与大地连接。
② 优点： 发生单相接地故障时，故障电流非常小（仅为电容电流），系统可短时间继续运行，提高了供电连续性。
③ 缺点： 容易产生弧光过电压，可能损坏设备绝缘；需配置灵敏的接地故障保护。
④ 应用： 主要用于小型或次要的发电机系统。
（2）经消弧线圈接地（谐振接地）
① 描述： 中性点通过一个可调电抗器（消弧线圈）接地。
② 优点： 当发生单相接地时，消弧线圈产生的电感电流可以补偿系统对地的电容电流，使接地点的电弧自行熄灭，消除弧光过电压。
③ 应用： 适用于电容电流较大的中压发电机系统（如6kV、10kV）。
（3）高电阻接地：
① 描述： 中性点通过一个高阻值的电阻接地。
② 优点：将单相接地故障电流限制在很小的安全值（通常为5A-15A），避免损坏铁芯；抑制暂态过电压和弧光过电压；允许系统在发生单相接地故障后继续运行一段时间，以便有计划地停机检修。
③ 应用： 现代中压发电机最常用、最推荐的接地方式，特别适用于与厂用电系统直接连接的发电机。
（4）低电阻接地：
① 描述： 中性点通过一个低阻值的电阻接地。
② 优点： 可提供足够大的故障电流（通常为100A-1000A），使继电保护装置快速、准确地动作并跳闸。
③ 缺点： 故障时需立即停机。
④ 应用： 主要用于大型发电机-变压器组单元接线，其中性点常经变压器接地，电阻接在二次侧。
2、机壳/本体接地（安全接地）
这是为了保护人身和设备安全，与中性点接地目的完全不同。
（1）描述： 将发电机的定子铁芯、底座、轴承座、封闭母线外壳等金属部分，通过接地线可靠地连接到电站的接地网上。
（2）目的：
① 保障人身安全： 防止因绝缘损坏导致外壳带电，造成触电事故。
② 为故障电流提供通路： 当发生定子绕组对铁芯短路等故障时，能为故障电流提供低阻抗通路，使保护装置迅速动作。
③ 防静电： 释放运行中产生的静电荷。
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图1 发电机定子单相接地保护电路图 |
图2 接地电阻柜正视图 |
二、电阻测量方法
这里主要讨论两个关键的电阻测量：接地电阻的测量和绕组直流电阻的测量。
1、接地电阻的测量
此处的“接地电阻”主要指中性点接地电阻柜的电阻值和整个接地装置的接地电阻。
（1）中性点接地电阻的测量
这个电阻是明确的物理器件，测量相对简单。
① 方法：通常使用直流电阻测量法。
② 仪器：直流电阻测试仪（如变压器直流电阻测试仪）。
③ 步骤：确保发电机已完全停机、隔离，并做好安全措施（放电、验电、挂接地线）。断开电阻器与中性点和接地点的连接。将测试仪的输出端子直接连接到电阻器的两端。启动测试仪，读取稳定的电阻值。将测量结果与电阻器的铭牌值或出厂报告进行比较，判断其是否合格（通常要求误差在±5%以内）。
（2）接地网/接地装置接地电阻的测量
这个电阻是指电流从接地极流入大地时所遇到的散流电阻。
① 方法： 通使用更现代的钳形接地电阻测试仪。
② 仪器： 接地电阻测试仪。
③ 步骤：直接将钳表钳住发电机的接地引下线，即可直接读数。其优点是 无需打辅助极，无需断开接地连接，快速简便。必须存在一个已知的、形成回路的接地系统（如多根并联的接地极）。对于独立的接地极测量不准确。
2、发电机绕组直流电阻的测量
这项测量用于检查绕组导体的连接质量、是否存在匝间短路、断线或接触不良等缺陷。
（1）目的：检查各相绕组的电阻是否平衡（相互间差值与平均值之比不应大于±1%）。与出厂数据或以往测量数据比较，判断有无显著变化。
（2）仪器： 直流电阻测试仪，推荐使用三相同时测量的型号，以消除测量期间温度变化带来的误差。
（3）步骤：发电机完全停机、隔离、放电。
① 断开绕组的所有中性点和出线连接。
② 将测试仪的测试线分别连接到各相绕组。对于星形接法，可测量相-中性点；对于三角形接法，需测量线-线电阻并通过计算得到相电阻。
③ 启动测试仪，待电流稳定后，记录各相的电阻值。
④ 结果应满足标准（如IEEE 43标准规定）要求。
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图4 发电机绕组直流电阻的测量方法
总结：
综上所述，柴油发电机组接地的作用是构建一个主动的防御系统，通过正确的连接方式来限制故障危害、保障人身安全、确保保护系统灵敏。而电阻测量的作用 是实施一种被动的诊断手段，通过精确的数据来验证防御系统是否有效、诊断发电机内部是否健康，是预防事故发生的关键环节。两者相辅相成，共同构成了同步交流发电机安全运行的坚固防线。
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