发电机电容电流的测量及数据分析

发电机电容电流的测量及数据分析

摘要：凌津滩电厂装机9台，总容量27万千瓦，是我国大容量、灯泡式贯流式机组的电厂。其中#1—#5机组为日立公司生产，#6—#9机组为日立设计哈尔滨电机厂生产。单机容量为30MW，额定电压10.5KV，发电机中性点不接地。

关键词：发电机电容电流测量数据分析

0 前言

凌津滩电厂装机9台，总容量27万千瓦，是我国大容量、灯泡式贯流式机组的电厂。其中#1—#5机组为日立公司生产，#6—#9机组为日立设计哈尔滨电机厂生产。单机容量为30MW，额定电压10.5KV，发电机中性点不接地。

根据《凌津滩电厂水轮发电机组及其附属设备》合同：

1）第6.6.3.8中第2条《中性点装置》第3项中规定：两台机联合运行，单相接地电容电流大于3A时，若不能保证机组安全运行2小时，则各机组中性点均应采取补偿措施，补偿装置由卖方配套供货。

2）附件6.3条设备性能保证及参数中规定：定子绕组每相对地电容0.3μF。

3）第6.8条规定现场试验：6.8.3.8条定子对地电容电流测量。这一条明确规定与电机交流耐压并列，即每台机都应作电容电流测量。

1发电机电容的计算

凌津滩电厂发电机定子绕组为波绕双层、每槽两根线棒，定子线棒采用真空压力浸渍环氧树脂浸透线圈、线圈表面涂阻燃林料，分上下层嵌放到定子槽内。定子Z=342槽、计684根线棒，单支路每相线棒N=228根。

定子绕组对地电容，由线圈的机械尺寸、绝缘材料的电介系数所确定。按机械尺寸、交流耐压及单相接地三种方法可计算得出，以#1机为例，分述如下。

1．1 机械尺寸进行电容的计算

一般的平板极电容计算，电容与电介系数εO及εr、极板面积 S成正比，与极间距离d成反比。

常用式子 C0=εOεr S／d

发电机的绕组电容计算，可将线棒导体展开成为一极。包有半导体材料的线棒与铁芯是紧靠的，当另外一极同时展开。中间的绝缘材料也展开，这是极板间的介质。

线棒导体的面积 S1=（2b1+2h1）L

包半导体的面积 S2=(2b2+2h2)L

= =

电压可表示如下：

=∠00=∠2400=∠1200

因为三相对地存在电容，所以即便是空载发电机三相也存在微弱的电流，且分别超前电压900，和电压一样是对称，见图1。如果容抗为1，那么可表示为：

=∠900=∠-300=∠2100

（ａ）线路图（ｂ）电压电流向量图

图1 正常状态三相电容电流

当C相接地时，因C相的电压为零，此时A、B相对地的电压等于对C相的电压，即正常时的线电压。所以此时的三相电压为

=0 =∠00- ∠1200=∠-300 =∠2400- ∠1200=∠-900

可见非接地相对地的电压上升为正常倍，因为是中性点不接地系统，所以短路电流如图2(a)所示经A、B对地电容、大地与C相形成回路。A、B对地的容抗不变，因对地电压升高倍，所以A、B相的电流数值分别比正常时升高倍，仍超前电压900，分别为

=/1==∠600 =/1=∠00

而C三相电流为A、B相电流之和，且方向相反，见图2(b)。

=-（+）=3∠2100

C相电流即为单相短路的总接地电流，为正常情况下单相电容电流的3倍，由这个电流计算出的电容即为三相电容。

1．3．2半电压下的接地试验

在#1发电机的出口母线上C相接地，现地分布开机，手动励磁，升到半电压0.5U n=×2887=5000V。用晶体管钳式电流表夹到接地线上测量，使用的表计最小档位为200A档，读出的电流数为2.2Ａ，根据

接地电流 I C=U/X C=2πfCU

三相电容C=I C/2πfU=2.2/(314×2887)=2.427μF

单相电容Cn=C/3=2.427/3=0.809μF

（F

（F

（F

（F

0.7F

鉴于以上原因，我们要求日立公司按合同要求，无条件加装发电机消弧线圈，用以抵消电容电流，考虑到与发电机直接相连的母线及变压器显容性，为避免并网后造成串联谐振，消弧线圈采用欠补偿。