电站运行中性线电流过大的危害与对策

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1、电站运行中性线电流过大的危害与对策　　引言　　本文将根据永顺县小溪乡杉木溪村的杉木溪电站的实际情况，分析杉木溪电站运行情况，详细阐述杉木溪电站中性线电流过大的原因，并且针对这一问题提出相应的解决对策。　　1杉木溪电站概述　　　　杉木溪电站位于永顺县小溪乡杉木溪村，距酉水河主河道1.5km,杉木溪电站集雨面积22.5km2,设计水头38m,运行水头32~46m,装机容量2250k3.　　杉木溪电站2007年开始动工建设，2009年主体工程完工。电站发电机出口电压为400V,采用三相四线制，发电机至变压器低压侧中性线在发电机机旁盘处作接地连接，发电机母线采用单母线接线方式，两

2、台发电机分别经出口开关接入400V发电机母线,再通过主变压器（容量为630kVA）升压至10kV,经10kV高压熔断器接入10kV线路，电能送入15km外的明溪口变电站，接入电X。　　1.110kV线路情况　　杉木溪电站至明溪口变电站10kV线路长约15km,此10kV线路供小溪乡各村用电，与各农村台变形成供电用电X络。小溪乡属国家级自然保护区，10kV线路沿途环境复杂，高山林密，线路未经过农电改造，一遇下雨，经常跳闸。　　　　1.2杉木溪电站运行情况　　杉木溪电站建成后，在开机并X后空载运行时，每台机组中性线电流在90A左右，负荷加到额度负荷运行时，每台机组额度电流为3

3、90A,一号机中性线电流132A,二号机中性线电流149A,发电机母线至变压器中性线电流为281A,远超过国家规定的中性线电流不能超过线电流25%的规定，曾出现过发电机机旁盘中性线接地接头处发热发红情况，只好临时加大中性线线径的办法解决。　　2中性线电流过大的原因　　很多小型水电站将发电机的中线点直接引出，接在公共中性线上，然后再与主变压器低侧中性点共用一个接地装置接地。很容易对发电机以及主变压器的正常运行造成不利影响。为了彻底解决杉木溪电站中性线电流过大的问题，需要分析中性线电流产生的原因。通过分析，导致中性线电流过大的原因如下：　　（1）发电机出口电压为400V,采用

4、三相四线制供电,发电机母线处接入的站用电，由于站用电负荷不平衡而产生了中性线电流。　　（2）发电机三相绕组中的3次及3的倍数次谐波电势，在发电机并X运行后，一部分通过发电机三相相线、变压器低压绕组、变压器中性点、中性线与发电机中性线形成回路，产生的3次及3的倍数次谐波电流（以下统称为谐波电流），三相谐波电流在中性线上叠加，形成3倍的谐波电流，加大了中性线电流；另一部分（两台机组并X情况下），通过发电机母线、两台机组相线、绕组和中性线形成回路，谐波电流在两台机组相线、绕组和中性线内流动，形成环流。　　（3）机组在并X发电运行后，电站与变电站距离15km,此范围内只有这一条1

5、0kV线路供小溪乡全乡用电，环境复杂，10kV线路沿途供各农村自然村，农村用户三相负荷分配极不平衡，导致发电机、变压器负荷严重不对称，产生了较大的中性线电流。　　3中性线电流的影响与危害　　3.1三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，并且以中性线电流的形式表现出来。电流从发电机定子绕组及主变压器低压线组中经过，会造成较大损耗，从而使得变压器和发电机的温度升高，影响其共组效率。　　三次谐波电流在通过发电机绕组时会产生额外损耗，另外，高次谐波磁通过有关金属部件、机座、外壳形成回路时还会产生附加铁损。因此，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

6、和。　　额外损耗的大量产生，导致主变压器、发电机、中性线的温度迅速升高。特别是夏季高温时期，主变压器温度的快速升高会明显超出规程要求（允许温升值为55℃），这样会导致变压器迅速老化。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，造成水资源浪费　　三次谐波电流仅在低压侧作环流循环流动，并未输入电X，但是由于发电机的定子绕组的额定电流值是定值，因此这一环流在定子绕组中通过，会造成发电机的真正输出容量的减少。否则，发电机将出现过负荷运行工况，导致发电机利用率降低，水量充足时，会产生大量弃水。对此，可以采用提高发电机运行功率因

7、数值的方式来抢发更多的有功功率，减少弃水的产生。　　4解决办法及效果评价　　通过上述中性线电流产生的原因分析，在发电机、变压器组成的400V系统内，发电机中性点和变压器低压侧中性点用中性线相连接主要作用：①给站用220V负荷提供电源；②在400V系统运行中出现其中一相发生金属性接地故障时，另外两相电压对地升高至400V,中性线电压升高为220V,短路电流保护开关能迅速切除故障设备，另外两相和中性线电压不致升高，保护人身和设备安全。因此，只要阻断发电机和变压器低压侧中性线电流回路，就可以解决运行中中性线电流过大的问题。具体解决办