Page 112 - 《中国电力》2026年第4期

2026 年 第 59 卷

地故障电流、间歇性接地时的重燃弧过电压、中 选定初始参数后，即可拟定参数影响的分析
性点位移电压以及主变高压侧发生接地故障时的 方 案 。 通 过 改 变 接 地 变 二 次 侧 并 联 电 阻 、 电 感
传递过电压（除重燃弧过电压外，其余指标均主 值，仿真分析单相接地故障电流的变化，并联电
要分析基波有效值）。 阻、电感取值范围设定在初始值附近。

2.1 设备初始参数设定 2.2 对接地故障电流的影响

在 进 行 装 置 参 数 对 各 项 指 标 的 影 响 分 析 之 2.2.1 单相接地故障电流的计算
前，需要先根据机组参数选定接地变二次侧电阻 单相接地故障电流 I F 选取机端单相金属性接
和电感的最佳取值并确定变化区间。为了描述清 地故障情况进行定量计算，一般只计及基波，可
楚如何校核性能，本节计算选择某大型水电站其 表示为
中一种机型的参数进行分析，实际做灵活组合型 ( 1 1 )
˙
˙
I F = −U 0 + （10）
接地设计时，针对该水电站 5 种机型做设计选型 jω(3C Σ ) Z N
和性能校核。 式中： U 0 为零序电压（有效值取额定相电压有效
该水电站的一种机组主要参数如表 1 所示。 值） [21-25] 。

表 1 某大型水电站的一种机组参数 中性点接地装置总阻抗 Z N 可根据式（9）计
Table 1 Parameters of a generator in a large 算所得。

hydropower station
2.2.2 接地装置参数对故障电流的影响
机组参数 数值 机组参数 数值 根据式（10），接地变二次侧并联电阻 R 2 取
定子绕组每相对
额定电压/kV 20 2.592 0.5~4 Ω，电感 L 2 取 1~10 mH，计算对应的接地故
地电容/μF
GCB两侧每相 障电流并将结果绘制成三维曲面，如图 2 所示。
额定容量/(MV·A) 777.8 0.39
并联电容/μF
原有接地变容量/
定子绕组电阻/Ω 0.002 04 100 40
(kV·A)
直轴超瞬变 原有接地变变比/ √ 45
0.22/0.20 20/( 3×720) 35
*
电抗 (p.u.) (kV/V) 40
故障电流/A 35
交轴超瞬变电抗 (p.u.) 0.28 原接地变短路阻抗/% 6 30 30
注：*表示不饱和值/饱和值。 25
20 25
单 相 接 地 故 障 电 流 I F 上 限 取 25 A。 根 据 表 1 15
20
10
参数，由式（1）计算得到机端金属性接地故障时的 0.5
1 8 10
总电容电流 I C 为 35.7 A。根据式（2）（3）可计 2 6 15
3 4 二次侧并联电感/mH
算出中性点电流一次值 I 1 =25.24 A，进一步通过式 4 1 2
二次侧并联电阻/Ω
（4）计算接地变容量 S N 的下限 S N0 为 168.3 kV·A， 图 2 故障电流随接地装置参数变化曲面
由 此 选 择 200 kV·A 容 量 的 变 压 器 作 为 接 地 变 ， Fig. 2 Fault current variation surface vs grounding
device parameters
一、二次侧额定电压维持原有参数不变。根据式
（5）计算出所需的中性点接地装置对地总阻抗 根据计算结果，得出的规律为：1）在 L 2 不变
Z N =320.3+j326.5 Ω，再根据式（6）~（8），计算 的 情 况 下 ， R 2 越 大 ， 总 故 障 电 流 越 小 ； 2） 在
得到接地装置漏阻抗为 Z k =40+j69.3 Ω。并联电阻、 R 2 不变的情况下，随着 L 2 增大，总故障电流呈现
电感总阻抗折合一次侧值 Z n 为二者之差，计算得 先减小后增大的趋势。
到 Z n =280.3+j257.2 Ω，进一步计算出接地变二次侧 在 R 2 不变时，故障电流变化的转折点（以下
并联电感 L 2 以及并联电阻 R 2 分别为 简 称 转 折 点 ） 对 应 的 临 界 电 感 L 2 与 此 时 的 电 阻
2
|Z n | R 正相关，与接地变自身漏阻抗也有关联，基本
2
L 2 = = 6.96 mH
Im(Z n )×100πk 2
处于欠补偿和过补偿的临界附近。考虑到实际应
2
|Z n | 用场景，通常组合型接地方式参数设置会尽量保
R 2 = = 2.01 Ω
Re(Z n )k 2 证处于欠补偿状态，因此实际允许电感值所处的
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