发电机电容电流的测量及数据分析.docx

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，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，发电机中性点不接地。依照凌津滩电厂水轮发电机组及其附属设备合同：1） 第中第 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，假设不能保证机组平安运行 2 小时，那么各机组中性点均应实行补偿方法，补偿装置由卖方配套供货。2） 附件条设备性能保证及参数中规定：定子绕组每相对地电容F。3） 第条规定现场试验：条定子对地电容电流测量。这一条明确规定与电机沟通耐压并列，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，定子线棒承受真空压力浸渍环氧树脂渗透线圈、线圈外表涂阻燃林料，分上基层嵌放到定子槽内。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信。按机械尺寸、沟通耐压及单相接地三种方式可计算得出，以#1 机为例， 分述如下。1.1 机械尺寸进展电容的计算一样的平板极电容计算，电容与电介系数O 及r、极板面积 S 成正比，与极间距离d 成反比。常常使用式子 C0=OrSd发电机的绕组电容计算，可将线棒导体开放成为一极。包有半导体材料的线棒与铁芯是紧靠的，当另外一极同时开放。中间的绝缘材料也开放，这是极板间的介质。线棒导体的面积 S1=2b1+2h1L 包半导体的面积 S2=(2b2+2h2)L电容极板的一侧 S=(S1+S2)/4=(b1+h1+b2+h2)L/2 绝缘的单边厚度 d=(b2-b1)/2一根线棒的电容 C0=由日立公司供给单根线棒的断面尺寸如图 1。定子铁心长度包括通风沟 L=165cm。多股裸线棒一根截面尺寸 1×b1=× 包绝缘后的尺寸 2×b2­=×环氧粉云母相对介质系数 r=4六、 取r=5 图定子导线的尺寸空气中的电气介质常数为 O=1/1810 五、一根线棒电容 C0=F单相电容为 C1=NC0=228×=F 三相电容为 C=3C1=3×=F1.2 由沟通耐压电流计算电容发电机定子沟通耐压的常规方式是：三相别离耐压，而非加压相短接后与定子铁芯一同接地，这时耐压的电容实际为定子的三相电容。 发电机定子的沟通耐压电流主假设是按电容散布，线棒导体为电容的一极，另外一极为定子铁心，也是接地极。耐压电流中还有极少的线棒绝缘电阻电流但它和电容电流相较也是很小的。如： 摇得一相线棒 228 根绝缘为 10M，假设是电容为F，那么容抗 XC =1/2fC=106/314×= M 绝缘 RS =10 M比值 XC/R­S=10=%因此在下面的计算中咱们无视电阻部份有功电流，近似地以为沟通耐压即是定子的三相电容。于是沟通耐压的电流IC=U /XC=2fCU三相电容 C=IC/2fU 单相电容 Cn=C/3原#1 机的定子耐压的厂家出厂试验、安装单位交接试验具体数值及计算电容如表 1表 1资料来源厂家日立公司安装交接平 均电压KV24187电流55245单相电容(F)073207660749三相电容(F)219622982247一根线棒电容(F)0003210003360003291.3 单相接地测量电容单相接地电容电流的测量原理假设三相电压以 A 相电压为基准，且电压最大值为 1，那么正常情形发电机三相的电压可表示如下：=00 =2400 =1200由于三相对地存在电容，因此即即是空载发电机三相也存在微弱的电流，且别离超前电压 900，和电压一样是对称，见图 1。假设是容抗为 1， 那么可表示为：=900 =-300 =2100线路图电压电流向量图图 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，现在A、B 相对地的电压等于对C 相的电压，即正常时的线电压。因此现在的三相电压为=0 =00 - 1200 =-300 =2400 - 1200 =-900可见非接地相对地的电压上升为正常倍，由于是中性点不接地系统， 因此短路电流如图 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，因对地电压上升倍，因此 A、B 相的电流数值别离比正常时上升倍，仍超前电压 900，别离为=/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)。=-+=32100C 相电流即为单相短路的总接地电流，为正常情形下单相电容电流的 3 倍，由那个电流计算出的电容即为三相电容。线路图电压电流向量图图 2 单相接地的电容电流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，现地散布开机，手动励磁，升到半电压=×2887=5000V。用晶体管钳式电流表夹到接地线上测量，利用的表计最小档位为 200A 档，读出的电流数为，依照接地电流 IC=U/XC=2fCU三相电容C=IC/2fU=(314×2887)=F单相电容Cn=C/3=3=F 一根线棒电容C0=C/2Z=F1.3.3 全电压下单相接地试验发电机在额定电压下发生单相接地，因发电机对地电容不变，因此其接地电流应是半电压下的 2 倍。实际测的电流为 A，与半电压下的试验数据比较相符。 2 电容及单相接地电流的分析关于中性点不接地发电机，假设是电容电流过大，简洁损坏绕组对定子铁芯的绝缘而形成常见的单相接地故障，假设不准时觉察，又显现另一接地址，就会造成匝间或相间短路，使发电机受到更严峻的破坏。因此，在我国，系统中性点不接地发电机的单相接地电流要求小于 35A。关于水轮机那么要求小于 3A。而#1 机在全电压单相接地试验中的接地电流已有。另外，#1 发电机由机械尺寸计算和半电压单相接地址法所得单相电容值F 相符合。而日立公司的出厂试验数据所得电容值单相电容值F 和安装单位的沟通耐压试验数据所得电容值单相电容值F 偏小，考虑到测量仪器的不同及误差，可做参考。但全部这些数据都远大于凌津滩电厂水轮发电机组及其附属设备合同附件条设备性能保证及参数中规定：定子绕组每相对地电容F。表 2 列出了#1#4 安装单位沟通耐压试验后电容电流取自接地线 和计算出的单相电容，其中#1 机为转子阻尼条烧损事故后，磁极重装后的数据。表 2相 别ABC平 均#1机I AC F#2机I A42444343C F0715074907320732#3机I A4254343428C F0724073207320729#4机I A454444443C F0766074907490755从上表可见：机组的实际单相电容均大于，制造厂日立公司供给的单相电容设计值F，和后来电传的每相保证值F，都是不行信的。3 终止语通过一系列的试验显示：日立公司生产的这组发电机的单相电容超标， 致使发电机在单相接地电流都大于 4A，凌津滩电厂 9 台机组，除#5机，其余 8 台都是 2 机 1 变的扩大单元接线，实际两机并列运行时发生定子绕组单相接地时电流可达 89A，这还未把发电机母线和主变的电容考虑进来。凌津滩发电机在并网后定子线圈的温度一样都在 8090，这和发电机定子电容电流过大也有关，长期运行，定会加速线棒绝缘的老化。另外，凌津滩电厂的定子绕组单相接地疼惜是 95%定子接地疼惜，关于发电机中性点四周单相接地，存在死区。鉴于以上原因，咱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，为幸免并网后造成串联谐振，消弧线圈承受欠补偿。