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關(guān)于水輪發(fā)電機(jī)中性點系統(tǒng)需注意的問題？有大俠請指教一下

關(guān)于水輪發(fā)電機(jī)中性點系統(tǒng)需注意的問題？: 問提問者：網(wǎng)友 | 2017-07-29

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不少小水電站，將發(fā)電機(jī)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(cè)中性點共用一個接地裝置接地。發(fā)電機(jī)中性點這種運(yùn)行方式帶來中性線電流過大，給發(fā)電機(jī)、主變壓器的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)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(jī)由于結(jié)構(gòu)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(yīng)出基波電勢外，還會感應(yīng)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(yīng)電勢亦為近似的正弦波。若電站所選用的發(fā)電機(jī)規(guī)格、型號、生產(chǎn)廠家不完全一樣時，則每臺發(fā)電機(jī)產(chǎn)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(jī)為同一生產(chǎn)廠家的同規(guī)格、型號的機(jī)型，也會因為各臺機(jī)組的水輪機(jī)轉(zhuǎn)速特性、導(dǎo)葉開度等不完全相同，而導(dǎo)致各臺發(fā)電機(jī)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(fù)荷時所產(chǎn)生的電極反應(yīng)是起助磁作用的?，F(xiàn)在電站將各臺發(fā)電機(jī)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(cè)中性點共用一個接地裝置接地。這樣發(fā)電機(jī)便通過接地裝置與主變壓器的低壓側(cè)中性點聯(lián)接，主變壓器這種集中、強(qiáng)大的感性負(fù)載將使發(fā)電機(jī)的三次諧波電勢得到更進(jìn)一步的加強(qiáng)。而中性線阻抗又很小，所以必然會產(chǎn)生中性線電流過大，嚴(yán)重時其值可達(dá)到或超過發(fā)電機(jī)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(jī)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(jī)、主變壓器的運(yùn)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(jī)1×160kW，配用SL—200/10型主變壓器1臺，發(fā)電機(jī)引出線采用4根長67m、截面面積為70mm2的銅芯絕緣導(dǎo)線，中性線與主變壓器低壓側(cè)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(cè)所有跌落式熔斷器全部拉斷，然后啟動水輪發(fā)電機(jī)組并建立空載電壓，隨之將發(fā)電機(jī)的主控斷路器投入，使發(fā)電機(jī)及主變壓器處于空載運(yùn)行狀況。用鉗形電流表對中性線電流I進(jìn)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(chǎn)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(yùn)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(jìn)中性線的額外年電能損耗A1：查《電工手冊》得70mm2的銅芯導(dǎo)線單位電阻r0為0.28Ω/km，則導(dǎo)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(jìn)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(jī)繞組時也要引起額外損耗；高次諧波磁通通過有關(guān)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(yuǎn)遠(yuǎn)超出以上所計算的兩項額外損耗之和。額外損耗的大量產(chǎn)生，使主變壓器、發(fā)電機(jī)、中性線的溫升大幅度增加。每當(dāng)夏季高溫時期，主變壓器的溫升經(jīng)常會超出規(guī)程要求的標(biāo)準(zhǔn)(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(jī)在夏季運(yùn)行溫升同樣偏高、中性線發(fā)熱嚴(yán)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(fèi) 由于三次諧波電流僅在低壓側(cè)，借助中性線形成電流回路，因此三次諧波電流僅在低壓側(cè)作環(huán)流循環(huán)流動，并未輸入電網(wǎng)。但是，發(fā)電機(jī)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(jī)的真正輸出容量，使其不能滿出力向電網(wǎng)送電。為了達(dá)到發(fā)電機(jī)的滿出力將會出現(xiàn)過負(fù)荷運(yùn)行工況，從而大大地降低了發(fā)電機(jī)的運(yùn)行壽命和利用率，每當(dāng)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(jī)運(yùn)行功率因數(shù)值(發(fā)電機(jī)運(yùn)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(diào)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(wǎng)友

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