小水轮发电机中性线电流过大的解决对策

《小水轮发电机中性线电流过大的解决对策》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、农村小水电发电机中性线电流过大的解决对策1中性线电流过大的不良影响不少小水电站，将发电机中性点引出线接在一条公共的中性线上，再与主变压器低压侧中性点共用一个接地装置接地。发电机中性点这种运行方式带来中性线电流过大，给发电机、主变压器的安全经济运行造成极为不良的影响。1.1中性线电流过大的原因小型水轮发电机由于结构和制造工艺上的原因，使其主磁通在气隙中的分布只能是近似的正弦波，其中含有较大比重的高次谐波分量，特别是三次谐波分量最为突出。因此，在定子绕组中除感应出基波电势外，还会感应出一定数量的高次谐波分量，其中以三次谐波分量

2、比重最大，即定子绕组中的感应电势亦为近似的正弦波。若电站所选用的发电机规格、型号、生产厂家不完全一样时，则每台发电机产生的三次谐波电势值及相位值也均不相同；若电站所选用的发电机为同一生产厂家的同规格、型号的机型，也会因为各台机组的水轮机转速特性、导叶开度等不完全相同，而导致各台发电机的三次谐波电势值及相位值均不相同。此外，对三次谐波电势来说，在其承载感性负荷时所产生的电极反应是起助磁作用的。现在电站将各台发电机的中性点，用一条公共的中性线联接在一起，并与主变压器低压侧中性点共用一个接地装置接地。这样发电机便通过接地装置与主

3、变压器的低压侧中性点联接，主变压器这种集中、强大的感性负载将使发电机的三次谐波电势得到更进一步的加强。而中性线阻抗又很小，所以必然会产生中性线电流过大，严重时其值可达到或超过发电机相电流值。1.2三次谐波电流引起额外损耗三次谐波电流利用中性线形成回路，以中性线电流的形式表现出来。该电流在发电机定子绕组及主变压器低压绕组中流过的，必将引起巨大的额外损耗，使发电机、主变压器的运行温度升高、效率下降。为了更直观地说明三次谐波电流所引起的额外损耗，现将小水电站所作的一些测试情况介绍如下：某小水电站装机1×160kW，配用SL—20

4、0/10型主变压器1台，发电机引出线采用4根长67m、截面面积为70mm2的铜芯绝缘导线，中性线与主变压器低压侧中性点共用一个接地装置接地。测试时，首先将主变压器高压侧所有跌落式熔断器全部拉断，然后启动水轮发电机组并建立空载电压，随之将发电机的主控断路器投入，使发电机及主变压器处于空载运行状况。用钳形电流表对中性线电流I进行多次测量，并取其平均值为233A。之后，主变压器的空载损耗W1(测量)为0.957kW，较变压器生产厂家所提供的空载损耗W2(0.54kW)要大得多。该小型水电站的年运行时间T约为7000h，则可以算

5、出中性线和主变压器每年所增加的额外电能损耗。(1)进中性线的额外年电能损耗A1：查《电工手册》得70mm2的铜芯导线单位电阻r0为0.28Ω/km，则导线电阻R为：R=r0L=0.28×0.067=0.0188Ω其年额外电能损耗为：A1=I2×R×10-3×T=2332×0．0188×10-3×7000=7144kW·h (2)进主变压器的额外年电能损耗A2：A2=(W1-W2)×T=(0.957-0.540)×7000=2919kW·h此外，三次谐波电流在通过发电机绕组时也要引起额外损耗；高次谐波磁通通过有关金属部件、油

6、箱、外壳形成回路时，还会引起附加铁损，即涡流引起的损失。所以实际上由于三次谐波电流的存在，所造成的额外年电能损耗要远远超出以上所计算的两项额外损耗之和。额外损耗的大量产生，使主变压器、发电机、中性线的温升大幅度增加。每当夏季高温时期，主变压器的温升经常会超出规程要求的标准(允许温升值为55℃)，这样必然会大大加快主变压器绝缘的老化速度，即必将使主变压器的使用寿命大大缩短。发电机在夏季运行温升同样偏高、中性线发热严重，也都会使其使用寿命大为缩短。1.3降低电站出力，造成水资源浪费。由于三次谐波电流仅在低压侧，借助中性线形成电

7、流回路，因此三次谐波电流仅在低压侧作环流循环流动，并未输入电网。但是，发电机的定子绕组的额定电流值是一定的，由于这一环流在定子绕组中流过，则势必要减少发电机的真正输出容量，使其不能满出力向电网送电。为了达到发电机的满出力将会出现过负荷运行工况，从而大大地降低了发电机的运行寿命和利用率，每当丰水期或水量充足时，还会造成大量的弃水。为了充分利用水能资源，采用提高发电机运行功率因数值(发电机运行功率因数值，最高可将值提高到0.9～0.95)的方法，来抢发更多的有功功率，以减少弃水的目的。特别是那些无调节能力的径流小水电站，在这方

8、面的损失就更大。2对策要消除以上各项缺陷，最简便可靠的方法就是改变发电机中性点的运行方式，即应将发电机的中性线拆除，使三次谐波电流无法形成回路。因为在运行中将发电机中性线拆除后，发电机便成为三相三线制运行方式(发电机中性点不作接地处理)。这样改变后虽然在各发电机定子绕组中仍然会有大小不等、相位不同的三次