馬威鋒

(新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)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(chē)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(xiàn)。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(duì)發(fā)電機(jī)絕緣的造成破壞，在每臺(tái)發(fā)電機(jī)出口設(shè)置1套電容器，以限制感應(yīng)過(guò)電壓的陡坡(見(jiàn)圖1)。

圖1電容器接線(xiàn)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(guò)大的電容值又會(huì)給發(fā)電機(jī)的接地電容帶來(lái)影響。根據(jù)《交流電氣裝置的過(guò)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(guò)電壓，裝在每相母線(xiàn)上的電容器的電容為0.25～0.5 μF時(shí)，能夠滿(mǎn)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0.5 μF。

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(duì)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(xiàn)的三相對(duì)地電容電流(IC母線(xiàn))，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(tái)發(fā)電機(jī)電壓母線(xiàn)實(shí)際長(zhǎng)度約50 m，得IC母線(xiàn)=0.5×0.075=0.037 5 A。

(3)升壓變壓器低壓線(xiàn)圈的三相對(duì)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+IC母線(xiàn)+IC主變=3.588+0.037 5+0.15=3.775 5 A。

4 電容器對(duì)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(shí)，不同電壓等級(jí)發(fā)電機(jī)所允許的接地電容電流值如下所示(見(jiàn)表1)。

表1 不同電壓等級(jí)發(fā)電機(jī)所允許的接地電容電流值

由計(jì)算可知，本電站發(fā)電機(jī)電壓回路單相接地時(shí)接地電容電流IC<4 A，可滿(mǎn)足機(jī)組運(yùn)行要求。

因此，當(dāng)計(jì)入單相接地時(shí)電容器所產(chǎn)生的電容電流時(shí)，得IC=IC機(jī)組+IC母線(xiàn)+IC主變+ICC=3.775 5 A+2.855 A=6.630 5 A>4 A，超過(guò)額定電壓下的允許值，不能滿(mǎn)足要求。

5 應(yīng)對(duì)措施

5.1 在中性點(diǎn)加裝消弧線(xiàn)圈柜。

在發(fā)電機(jī)發(fā)生單相接地故障時(shí)，發(fā)電機(jī)電壓回路電容電流超過(guò)規(guī)定值，對(duì)發(fā)電機(jī)構(gòu)成直接威脅。當(dāng)中性點(diǎn)采用經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地后，由于消弧線(xiàn)圈的補(bǔ)償作用，使通過(guò)故障點(diǎn)殘流值大大降低，避免發(fā)生定子鐵芯燒壞。電弧接地過(guò)電壓較中性點(diǎn)不接地時(shí)有所降低，使發(fā)電機(jī)100%接地保護(hù)可動(dòng)作于信號(hào)，提高了機(jī)組運(yùn)行的可靠性。

5.2 采用串聯(lián)電抗器來(lái)替代電容器的方法

根據(jù)過(guò)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(diǎn)是電抗器的體積較電容器要大，不利于布置。正常運(yùn)行時(shí)會(huì)引起回路電壓降低的負(fù)面效應(yīng)，實(shí)際應(yīng)用較少。

6 結(jié) 語(yǔ)

選用電容器作為發(fā)電機(jī)過(guò)電壓保護(hù)時(shí)，如何降低電容器對(duì)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(shí)，采用在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)加裝消弧線(xiàn)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(guò)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。