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小型低压水轮发电机的谐波电流及其抑制

更新:2017-04-01
摘要:本文从小型水轮发机电的运行现实动身,具体分析了发生谐波电流的缘由和抑制谐波电流的方式,具有很好的现实意义。 关头词:小型水轮发机电 谐波电流 抑制 1 问题提出 在几百kW,400V的小型机组运行中,我们曾观测到发机电中性线电流增年夜的实例。如兴义市兴西湖经管所枫洞电站1号400kW机组,有时其中性线电流高达几百安,经常将按规格设置装备摆设的发机电中性线接地扁铁(40×4mm)烧成暗红,中性线发烧、烫手甚至融化,严重威胁着发机电及其中性点装备的平安运行。在该站投运之初,运行人员为避免发机电中性线烧坏,曾将其撤除运行,但不久即发现,这样做不单不能保证平安,反而使发机电的尽缘遭到极年夜的威胁。由于中性线电流I0与负荷电流几近无关,即使让两台发机电空载并联运行,中性线I0仍很年夜。进一步用示波器观察获得幅值不等的发机电相电压波形如图1所示。其年夜幅值远远高于发机电相电压。将发机电中性线撤除,再次用示波器观察,发机电相电压波形仍如图1所示,但其幅值有时甚至远远高于发机电出口线电压水平。这样高的电压在发机电上持久运行,将使发机电尽缘损坏而烧毁。是以,有需要寻觅一种抑制小型水轮发机电中性线电流过年夜的方式。 2 谐波电流分析 发机电中性线不仅在不合错误称运行中致使其泛起中性点位移时,具有保证运行人员平安的作用,而且能在此时使发机电三相电压趋于平衡,保证发机电的平安运行及靠得住供电,由于中性线电流是不合错误称运行时谐波电势致使中性点泛起位移电压而引发的。从图1中我们可以看出,这是一个较较着的平顶波,含有较年夜的三次谐波电势份量。若仅存在谐波电势而没有响应的通路或这个通路上有较年夜的阻抗时则不会发生较年夜的谐波电流。 在单台发机电带直配负荷运行时,若负荷侧中性点接地,则谐波电流要经过负荷阻抗才能组成回路,这个阻抗值是较年夜,是以这类运行方式的中性线电流不年夜,一般在30A以下(这时候中性线电流是谐波电流和三相负荷不服衡电流的综合值)。 当发机电单机运行并经过升压变压器向线路送电时,情况就有所分歧。由于10/0.4kV的变压器通常是Y/Yno-12接线,变压器低压侧中性点直接接地,这就与中性点也直接接地的发机电组成了零序电畅通流畅路。这条通路中限制零序电流的电抗主要是发机电和变压器的零序电抗,发机电的零序电抗较小,几百kW的机组通常是几十毫欧,变压器的零序电抗也不年夜,1000kVA,10/0.4kV的变压器低压侧零序电抗约为80mΩ左右。是以即使谐波电势只有几伏到几十伏,也会发生较年夜的零序电流。若是这时候撤除变压器中性线,则发机电中性线电流很快下降并趋于零。在小型水电站中年夜多是两台及以上机组并联后经升压变压器向外供电。发机电和变压器中性点都直接接地或用零序线引到配电盘再集中接地,这样不仅发机电与变压器中性点之间都能组成零序电畅通流畅路,而且在发机电谐波电势差的作用下形成更年夜的电流。这就是运行中小型发机电组发生中性线电流而且增年夜的缘由。 3 抑制措施 谐波电势决议于发机电结构,可是发机电出厂后一般不能改动,是以只能增加谐波电流回路的阻抗值。实践证实,将各发机电中性点直接接地改成经电抗器接地是一种很好的方式。兴义市兴西湖经管所枫洞电站在运行中采用该方式后,既有用地抑制了中性线电流,又保证了发机电及其中性点装备的平安靠得住运行,取得了很好的效果。改良中性点接线后用示波器观察,发机电相电压波形较着获得改善而趋于正弦形,其幅值与额定相电压也较着趋于一致。实践证实,该方式简洁,成本低廉,在运行中不用耗有功功率;由于谐波电势主要以三次谐波为主,而电抗器对谐波电流显现的阻抗值是基波的三倍。 这样就有用地抑制了谐波电流值,而对基波电流不会有太年夜的影响。 为了在小型水电站中推行使用该方式,在难以买到合适的电抗器时,可用现成材料自制。自制时铁心和线圈数据、尺寸等应凭据现场条件进行选择,原则是在电抗值尽量小的条件下将零序电流限制在允许值范围内。若是中性线上所接电抗器电抗值较年夜,当发机电带单相或三相不服衡负荷运行时,中性点位移就会很年夜,不单影响供电质量,而且对装备和运行人员也有危险。是以其匝数好做成可以改变的,以便凭据运行情况增减匝数,调整电抗值,从而取得好效果。另外,为了保证运行人员的平安,安装该电抗器时好用一围栏将其围住,运行中改变匝数以在围栏外即可进行为好。