发电机零序电流过大原因

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1、发电机零序电流过大的原因分析一、概述不少小型发电厂，将发电机中性点引出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、主变压器的经济安全运行造成极为不良的影响。三相电流大小相等，不一定完全代表三相平衡。只有三相负载类型相同，且三相电流大小相等才会是零线电流为零。比如说三相都是电阻负载（三相电阻炉），都是电容负载（补偿电容），或者三相电机。造成零线电流还有一个原因是三次谐波，三次谐波在零线上叠加，即使三相平衡，零线仍然有电流，

2、但是此电流很小。二、分析中性线电流过大的原因小型发电机由于结构和制造工艺上的原因，其主磁通在空气隙中的分布只能是近似正弦波的平顶波，其中含有较大比重的高次谐波分量，特别是三次谐波分量。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其他高次谐波分量，其中以三次谐波分量比重最大，即定子绕组中的感应电势亦为近似正弦波的平顶波。若电厂所选用的发电机规格、型号、生产厂家不完全一样，则每台发电机产生的三次谐波电势值及相位值均不相同；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

3、组的转速特性、左右开度等不完全相同的工况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（变压器）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变压器的低压侧中性点联接，主变压器这个集中、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，严重情况下其值可达到或超过发电机相电流值。三

4、、三次谐波电流的危害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通过时，必将引起巨大的额外损耗产生，使发电机、主变压器的运行温升增大，效率降低。同时长期热效应必将加速电缆的绝缘老化，使电气设备运行寿命缩短。3.1为了更直观地说明三次谐波电流所引起的额外损耗，现将一小型水电站作的一些测试情况作范例介绍如下。某小型水电站装机1×160kW，配用SL－200/10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

5、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，先将主变压器高压的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，随后将发电机的主控开关投入，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，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W2(0.54kW)要大得多。该小型水电站的年投运时间T约为7000h，则可以算出中性线和主变压器每年所增加的额外电能损耗。（1）中性线的额外年电能损耗A1查《

6、电工手册》得70mm2的铜芯导线单位电阻r0为0.28Ω/km，则线电阻R为：R＝r0L＝0.28×0.067＝0.0188Ω则年额外电能损耗为：A1＝I2×R×103×T＝2332×0.0188×10－3×7000＝7144kWh（2）主变压器的额外年电能损耗A2A2＝(W1－W2)×T＝(0.957－0.540)×7000＝2919kWh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的产生，高次谐波磁通通过有关金属部件、油箱、外壳形成回路时还会引起附加铁损的产生。所以实际上由于三次谐

7、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(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降低。发电机在夏季运行温升同样偏高，中性线发热严重，都会使其使用寿命大为减少。3.2降低电站出力，造成资源浪费因为三次谐波电流仅在低压侧，借助中性线形成回路流动，即三次谐波电流仅在低压侧作环流循环流动，并未输入电网，所

8、以发电机的定子绕组的额定电流值是一定的。这一环流在定子绕组中通过，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，否则发电机就将出现过负荷运行工况，大大地降低发电机的利用率，并且难以实现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cosφ值提高到0.9～0.95)的方法，来抢发更多的有功功率。四、解决对策谐波电势决定于发电机结构，但是发电机出厂后一般不能改动，因此只能增加谐波电流回路的阻抗值。实践证明，将各发电机中性点直接接地改为经电抗器接地