解析小水电站中性线电流过大的防治

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1、运行与维护SMAII．HYDROPOWER2012No3．TotalNo165^《v曝唧《d

2、暴小水电站中性线电流过大的防O治Om0O陈创新(茂名市粤能水电有限公司广东茂名525000)近年来，随着国家能源结构的不断调整和电力性线产生的电流越来越大，最高时接近250A(见市场对能源需求的不断增大，广大农村(特别是偏图1、图2)，导致中性线(引出圆钢20)长期发远山区)兴建了许多机组出口电压400V、单机容烫、发红。用示波器测量发电机出口电压波形图，量800kW以下的小水电站。这些小水电站主要为直发现每相电压波形顶端出现不规则的平顶，且每相接接地系统，即将发

3、电机中性点引出线接在1条公波形基本一致。共的中性线上，再与变压器低压侧中性线公用1个—●一1~-lflgl中性点电流l接地地网。这些电站普遍存在中性线电流偏大的问▲—0~lA-il船r+t』J：d，沽l题，常常造成发电机、变压器效率降低及温升提+主变中性点电流I—■一高，中性线过度发热等。／^《v曝锄d

4、暴脚1中性线电流过大的现象及分析O∞OO加OOO01．1现象

5、r广东省高州市大西电站为2台500kW低压机50100200300400500组，公用1台1250kVA主变上网的扩大单元接线。机组负荷(kw)经现场检测，随着单台机组负荷的增加(或2台机图2两

6、台机并联运行中性线电流(改造前)组并联运行增加负荷)，发电机中性线及变压器中I．2原因分析大西电站机组的三相电流电压基本一致，显而易见，中性线电流不是由于发电机三相负荷不平衡／而引起的。这个较明显的平顶波里面含有较大的三次谐波电势分量和少量的其他高次谐波分量，这从／谐波分析仪的检测结果中也得到了证实。由于低压水轮发电机定子线圈采用星形加中性／●-_l_线引出，相电势中存在三次谐波电势，这样三次谐5O100200300400500波电势经发电机线圈、变压器线圈、中性线导线形机组负荷(kW)成闭合回路，产生三次谐波电流。这条回路中限制图1单机运行中性线电流(改

7、造前)谐波电流的电抗主要是发电机和变压器的零序电抗。经设备厂家提供，大西发电机的零序电抗为25MQ，主变压器的零序电抗为80MQ。虽然谐波收稿日期：2012—02—27作者简介：陈创新(1979一)，男，工程师，主要从事小水电势只有几十伏，但也会产生较大的零序电流。电的投资建设、运行管理工作。1．3中性线回路谐波产生原因Email：chenxxc@yahoo．corn．ca1．3．1小型水轮发电机结构和制造工艺不合理·60·小水电2012年第3期(总第165期)运行与维护发电机的线圈一般是被嵌入线槽中，由于这些所增强，达到分别减少发电机和变压器中性线电流线

8、槽不可能严格按正弦形分布，从而使得产生的磁的效果。动势是畸变的_1j，因此发电机也被认为是谐波源。缺点：即使电站所选用的发电机为同一厂家的机组并联运行时，每台发电机制造工艺和结构不能同规格、同型号的机型，也会由于各台机组的转速做到绝对一致，这样就会产生谐波叠加，增加谐波特性、左右开度等不完全相同的工况而导致各台发电势的强度。电机的三次谐波电势值及相位值均不相同，并联机1．3．2电力变压器结构和制造工艺不合理组间的中性线谐波电流仍然存在且较大，随着并联由于变压器铁芯的饱和与磁化曲线的非线性，机组越多，谐波电流会越大。另外，敷设2个地网使得磁化电流呈尖顶波形，

9、因而含有奇次谐波L2j。增加了工程造价，且很难达到接地电阻的合格铁芯的饱和程度越高，变压器工作点偏离线性越要求。远，谐波电流也就越大。2．3在中性线回路上串联合适的电抗器这两个方面产生的谐波都是客观存在的，对于优点：电抗器对三次谐波电流呈现的阻抗值是水电站来说，无法消灭或减轻，只能通过增加谐波基波的3倍，能有效地抑制机组出口电压的畸变，回路阻抗来达到限制谐波电流的目的。恢复额定电压基本波形；同时可以抑制谐波电势，明显减少中性线电流的产生。2防治措施的利弊分析缺点：电抗器所选的电抗值越大，对中性线电三次谐波电流利用中性线形成回路，以中性线流的抑制作用越大。但

10、不是越大越好，因为当负载电流的形式表现出来。该电流在发电机定子绕组及不对称时，中性线里还要流过不对称负载的基波电主变压器低压线组中通过时，必将引起巨大的额外流，这个基波电流流过电抗器时，就要产生电压损耗产生，使发电机、主变压器的运行温升增大，降，它将引起相电压不对称，电抗值越大，引起的效率降低。要有效抑制中性线电流过大则要有效抑相电压不对称情况越严重。制谐波，其中主要是抑制三阶谐波的产生。针对增由于凸极发电机中线的不对称电流不大于额定加谐波回路阻抗的思路，有以下几种解决方法：电流的20％，中线电抗器上的电压偏移不应大于2．1切断变压器和发电机中性线的连线额

11、定电压的5％[引，因此根据标准要求可得：优点：将发电机或变压器的中