淺析電容器對發(fā)電機電壓回路電容電流的影響

馬威鋒

(新疆水利水電勘測設(shè)計研究院，新疆 烏魯木齊 830000)

1 工程概況

恰木薩水電站位于新疆喀什地區(qū)莎車縣，由主電站和生態(tài)電站組成，其中主電站裝機容量為4×50 MW，與變壓器的連接采用單元接線。由于旋轉(zhuǎn)電機的絕緣水平較變壓器等靜置設(shè)備差，為了限制入侵波的陡坡，避免對發(fā)電機絕緣的造成破壞，在每臺發(fā)電機出口設(shè)置1套電容器，以限制感應(yīng)過電壓的陡坡(見圖1)。

圖1電容器接線示意

2 發(fā)電機出口電容器的電容值

為了降低入侵波的陡坡，理論上希望該電容器的電容值越大越好，但過大的電容值又會給發(fā)電機的接地電容帶來影響。根據(jù)《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》(DL/T 620—1997)規(guī)范的9.11條規(guī)定：為保護直配電機匝間絕緣和防止感應(yīng)過電壓，裝在每相母線上的電容器的電容為0.25～0.5 μF時，能夠滿足入侵波陡坡α<2 kV/μs。因此，本工程電容器的電容值確定為0.5 μF。

3 發(fā)電機電壓回路電容電流值

發(fā)電機電壓回路電容電流值(IC)主要包括：

(1)發(fā)電機三相對地電容電流(IC機組)，根據(jù)主機廠提供的機組參數(shù)可知IC機組=3.588 A。

(2)發(fā)電機電壓母線的三相對地電容電流(IC母線)，其值一般取0.05～0.1 A/100 m，本電站取平均值為0.075 A/100 m；每臺發(fā)電機電壓母線實際長度約50 m，得IC母線=0.5×0.075=0.037 5 A。

(3)升壓變壓器低壓線圈的三相對地電容電流(IC主變)，其值一般可按0.1～0.2 A估算，本電站取平均值得IC主變=0.15 A。

因此，IC=IC機組+IC母線+IC主變=3.588+0.037 5+0.15=3.775 5 A。

4 電容器對發(fā)電機電壓回路電容電流的影響

當發(fā)生單相接地故障時，不同電壓等級發(fā)電機所允許的接地電容電流值如下所示(見表1)。

表1 不同電壓等級發(fā)電機所允許的接地電容電流值

由計算可知，本電站發(fā)電機電壓回路單相接地時接地電容電流IC<4 A，可滿足機組運行要求。

因此，當計入單相接地時電容器所產(chǎn)生的電容電流時，得IC=IC機組+IC母線+IC主變+ICC=3.775 5 A+2.855 A=6.630 5 A>4 A，超過額定電壓下的允許值，不能滿足要求。

5 應(yīng)對措施

5.1 在中性點加裝消弧線圈柜。

在發(fā)電機發(fā)生單相接地故障時，發(fā)電機電壓回路電容電流超過規(guī)定值，對發(fā)電機構(gòu)成直接威脅。當中性點采用經(jīng)消弧線圈接地后，由于消弧線圈的補償作用，使通過故障點殘流值大大降低，避免發(fā)生定子鐵芯燒壞。電弧接地過電壓較中性點不接地時有所降低，使發(fā)電機100%接地保護可動作于信號，提高了機組運行的可靠性。

5.2 采用串聯(lián)電抗器來替代電容器的方法

根據(jù)過電壓保護原理， 并聯(lián)電容器與串聯(lián)電抗器都能起到降低入侵波的陡坡；但采用電抗器的缺點是電抗器的體積較電容器要大，不利于布置。正常運行時會引起回路電壓降低的負面效應(yīng)，實際應(yīng)用較少。

6 結(jié) 語

選用電容器作為發(fā)電機過電壓保護時，如何降低電容器對發(fā)電機電容電流的影響，需要跟據(jù)不同情況采取合適的措施。當發(fā)電機電壓回路的電容電流超出規(guī)定值較大時，采用在發(fā)電機中性點加裝消弧線圈是降低電容電流比較理想的一種措施。但當發(fā)電機電壓回路的電容電流超出規(guī)定值較小，可在規(guī)定范圍內(nèi)通過合理減小電容器的電容值，以減小其所產(chǎn)生的電容電流，是更為經(jīng)濟合理的措施。