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淺析電容器對發(fā)電機(jī)電壓回路電容電流的影響

文檔作者：馬威鋒文檔來源：新疆水利水電勘測設(shè)計研究院		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年06月05日
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收稿日期：2018 - 02 - 02
作者簡介：馬威鋒（1984 - ），男，工程師，主要從事水電
站電氣設(shè)計工作。E-mail：mwfdyx100＠qq. com
淺析電容器對發(fā)電機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)絕緣的造成破壞，在
每臺發(fā)電機(jī)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(jī)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(jī)
的接地電容帶來影響。根據(jù)《交流電氣裝置的過電
壓保護(hù)和絕緣配合》（ DL ／ T 620—1997）規(guī)范的
9.11 條規(guī)定：為保護(hù)直配電機(jī)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 ~ 0.5μF 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
0.5μF。
3 發(fā)電機(jī)電壓回路電容電流值
發(fā)電機(jī)電壓回路電容電流值（IC）主要包括：
（1）發(fā)電機(jī)三相對地電容電流（IC 機(jī)組），根
據(jù)主機(jī)廠提供的機(jī)組參數(shù)可知IC 機(jī)組＝ 3.588 A。
（2）發(fā)電機(jī)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(jī)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(jī)組十IC 母線十IC 主變＝ 3.588
十0.037 5 十0.15 ＝ 3.775 5 A。
4 電容器對發(fā)電機(jī)電壓回路電容電流
的影響
當(dāng)發(fā)生單相接地故障時，不同電壓等級發(fā)電機(jī)
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(jī)所允許的接地電容電流值
發(fā)電機(jī)額定電壓
／ kV
6.3 10.5 13.8 15.75 18 20
通過
故障點
電流
／ A
額定電壓
下允許范
圍值建議
采用值
5 以下
＜ 5.0
3.00 ~
5.00
≤4.0
2.27
~ 3.78
≤3.0
2.00
~ 3.30
≤2.5
1.75
~ 2.90
≤2.0
1.57
~ 2.50
≤1.5
由計算可知，本電站發(fā)電機(jī)電壓回路單相接地
時接地電容電流IC ＜ 4 A，可滿足機(jī)組運行要求。
（下轉(zhuǎn)第16 頁）
· 13 ·
小水電2018 年第3 期（總第201 期） 技術(shù)交流
萬方數(shù)據(jù)
4 高低水分區(qū)方案
根據(jù)河道現(xiàn)狀及對河道改造兩種情況下的水面
線分析，S1 ~ S9 段河道兩岸地勢低洼，不具備自
排條件，斷面S9 以上河道兩岸能夠具備自排條件，
因而高低水劃分界限應(yīng)在此斷面S9 上游。根據(jù)有
用地條件，初定以斷面S13 為河道界線劃分高低
水。在S13 處隔斷高低水通道，并新建高排渠，高
排渠自東向西走向，在下游400 處轉(zhuǎn)向，由北向南
途經(jīng)水塘后穿廣田路入老虎坑水。高排渠總長約
0.806 km，其中約0.3 km區(qū)段范圍現(xiàn)狀為水域。
根據(jù)河道設(shè)計斷面分析河道水面線，由水面線計
算成果可見，河道設(shè)計堤頂高程均高于設(shè)計水面線，
區(qū)域內(nèi)雨水可實現(xiàn)自排。因此以斷面S13 作為高低水
的分界斷面，并以分水嶺劃分高低水是合理的。
5 結(jié)論
龜嶺東水綜合整治工程按照如下思路進(jìn)行：高
低水合理分區(qū)，提高河道行洪能力、泵站排澇能
力，實現(xiàn)“高水高排，低水低排，澇水抽排，自排
為主，抽排為輔”。
工程以龜嶺東上游河道斷面S13 為高低水的分
界斷面，根據(jù)分水嶺重新劃分高低水區(qū)。在斷面
S13 隔斷高低水通道，斷面S136 以上的河道作為高
水通道，其匯水區(qū)屬于高水區(qū)，新建高排渠，將高
水區(qū)洪水排入老虎坑水。斷面S13 以下的河道是低
水通道，其匯水區(qū)屬于低水區(qū)，河道與現(xiàn)狀下游段
河道貫通，通過擴(kuò)建河口泵站抽排澇水入茅洲河工
業(yè)區(qū)。
參考文獻(xiàn)：
［1］ 林翠萍. 高水高排對提高福州市江北城區(qū)排澇能力的
效果分析［J］. 水利科技，2015（4）：35-38.
［2］ 杜秋平. 談?wù)劰歉膳潘到y(tǒng)的規(guī)劃布置［J］. 農(nóng)業(yè)與技
術(shù)，2013（9）：52.
■
責(zé)任編輯吳昊
（上接第13 頁）
但是，此時的IC 是未計入發(fā)電機(jī)出口電容器對電
容電流的影響。單相接地時，每相電容器所產(chǎn)生的
電容電流為ICC ＝ 2πfc 3U ＝ 2.855 A。
因此，當(dāng)計入單相接地時電容器所產(chǎn)生的電容
電流時，得IC ＝ IC 機(jī)組十IC 母線十IC 主變十ICC ＝
3.775 5 A 十2.855 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(jī)發(fā)生單相接地故障時，發(fā)電機(jī)電壓回
路電容電流超過規(guī)定值，對發(fā)電機(jī)構(gòu)成直接威脅。
當(dāng)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(jī)100％接地保護(hù)可動作于信
號，提高了機(jī)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(hù)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(fù)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(jī)過電壓保護(hù)時，如何降
低電容器對發(fā)電機(jī)電容電流的影響，需要跟據(jù)不同
情況采取合適的措施。當(dāng)發(fā)電機(jī)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(jī)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(dāng)
發(fā)電機(jī)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(jì)合理的措施。
■
責(zé)任編輯吳昊

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