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關于水輪發(fā)電機中性點系統(tǒng)需注意的問題？有大俠請指教一下

關于水輪發(fā)電機中性點系統(tǒng)需注意的問題？: 問提問者：網友 | 2017-07-29

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不少小水電站，將發(fā)電機中性點引出線接在一條公共的中性線上，再與主變壓器低壓側中性點共用一個接地裝置接地。發(fā)電機中性點這種運行方式帶來中性線電流過大，給發(fā)電機、主變壓器的安全經濟運行造成極為不良的影響。1.1中性線電流過大的原因小型水輪發(fā)電機由于結構和制造工藝上的原因，使其主磁通在氣隙中的分布只能是近似的正弦波，其中含有較大比重的高次諧波分量，特別是三次諧波分量最為突出。因此，在定子繞組中除感應出基波電勢外，還會感應出一定數(shù)量的高次諧波分量，其中以三次諧波分量比重最大，即定子繞組中的感應電勢亦為近似的正弦波。若電站所選用的發(fā)電機規(guī)格、型號、生產廠家不完全一樣時，則每臺發(fā)電機產生的三次諧波電勢值及相位值也均不相同；若電站所選用的發(fā)電機為同一生產廠家的同規(guī)格、型號的機型，也會因為各臺機組的水輪機轉速特性、導葉開度等不完全相同，而導致各臺發(fā)電機的三次諧波電勢值及相位值均不相同。此外，對三次諧波電勢來說，在其承載感性負荷時所產生的電極反應是起助磁作用的?，F(xiàn)在電站將各臺發(fā)電機的中性點，用一條公共的中性線聯(lián)接在一起，并與主變壓器低壓側中性點共用一個接地裝置接地。這樣發(fā)電機便通過接地裝置與主變壓器的低壓側中性點聯(lián)接，主變壓器這種集中、強大的感性負載將使發(fā)電機的三次諧波電勢得到更進一步的加強。而中性線阻抗又很小，所以必然會產生中性線電流過大，嚴重時其值可達到或超過發(fā)電機相電流值。1.2三次諧波電流引起額外損耗三次諧波電流利用中性線形成回路，以中性線電流的形式表現(xiàn)出來。該電流在發(fā)電機定子繞組及主變壓器低壓繞組中流過的，必將引起巨大的額外損耗，使發(fā)電機、主變壓器的運行溫度升高、效率下降。為了更直觀地說明三次諧波電流所引起的額外損耗，現(xiàn)將小水電站所作的一些測試情況介紹如下：某小水電站裝機1×160kW，配用SL—200/10型主變壓器1臺，發(fā)電機引出線采用4根長67m、截面面積為70mm2的銅芯絕緣導線，中性線與主變壓器低壓側中性點共用一個接地裝置接地。測試時，首先將主變壓器高壓側所有跌落式熔斷器全部拉斷，然后啟動水輪發(fā)電機組并建立空載電壓，隨之將發(fā)電機的主控斷路器投入，使發(fā)電機及主變壓器處于空載運行狀況。用鉗形電流表對中性線電流I進行多次測量，并取其平均值為233A。之后，主變壓器的空載損耗W1(測量)為0.957kW，較變壓器生產廠家所提供的空載損耗W2(0.54kW)要大得多。該小型水電站的年運行時間T約為7000h，則可以算出中性線和主變壓器每年所增加的額外電能損耗。 (1)進中性線的額外年電能損耗A1：查《電工手冊》得70mm2的銅芯導線單位電阻r0為0.28Ω/km，則導線電阻R為： R=r0L=0.28×0.067=0.0188Ω 其年額外電能損耗為： A1=I2×R×10-3×T =2332×0．0188×10-3×7000=7144kW·h (2)進主變壓器的額外年電能損耗A2： A2=(W1-W2)×T=(0.957-0.540)×7000=2919kW·h 此外，三次諧波電流在通過發(fā)電機繞組時也要引起額外損耗；高次諧波磁通通過有關金屬部件、油箱、外殼形成回路時，還會引起附加鐵損，即渦流引起的損失。所以實際上由于三次諧波電流的存在，所造成的額外年電能損耗要遠遠超出以上所計算的兩項額外損耗之和。額外損耗的大量產生，使主變壓器、發(fā)電機、中性線的溫升大幅度增加。每當夏季高溫時期，主變壓器的溫升經常會超出規(guī)程要求的標準(允許溫升值為55℃)，這樣必然會大大加快主變壓器絕緣的老化速度，即必將使主變壓器的使用壽命大大縮短。發(fā)電機在夏季運行溫升同樣偏高、中性線發(fā)熱嚴重，也都會使其使用壽命大為縮短。1.3降低電站出力，造成水資源浪費由于三次諧波電流僅在低壓側，借助中性線形成電流回路，因此三次諧波電流僅在低壓側作環(huán)流循環(huán)流動，并未輸入電網。但是，發(fā)電機的定子繞組的額定電流值是一定的，由于這一環(huán)流在定子繞組中流過，則勢必要減少發(fā)電機的真正輸出容量，使其不能滿出力向電網送電。為了達到發(fā)電機的滿出力將會出現(xiàn)過負荷運行工況，從而大大地降低了發(fā)電機的運行壽命和利用率，每當豐水期或水量充足時，還會造成大量的棄水。為了充分利用水能資源，采用提高發(fā)電機運行功率因數(shù)值(發(fā)電機運行功率因數(shù)值，最高可將值提高到0.9～0.95)的方法，來搶發(fā)更多的有功功率，以減少棄水的目的。特別是那些無調節(jié)能力的徑流小水電站，在這方面的損失就更大。: 回答者：網友

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