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浅析电容器对发电机电压回路电容电流的影响

文档作者：马威锋文档来源：新疆水利水电勘测设计研究院		点击数：	更新时间： 2024年06月05日
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收稿日期：2018 - 02 - 02
作者简介：马威锋（1984 - ），男，工程师，主要从事水电
站电气设计工作。E-mail：mwfdyx100＠qq. com
浅析电容器对发电机电压回路电容电流的影响
马威锋
（新疆水利水电勘测设计研究院，新疆乌鲁木齐830000）
1 工程概况
恰木萨水电站位于新疆喀什地区莎车县，由主
电站和生态电站组成，其中主电站装机容量为4 ×
50 MW，与变压器的连接采用单元接线。由于旋转
电机的绝缘水平较变压器等静置设备差，为了限制
入侵波的陡坡，避免对发电机绝缘的造成破坏，在
每台发电机出口设置1 套电容器，以限制感应过电
压的陡坡（见图1）。
图1 电容器接线示意
2 发电机出口电容器的电容值
为了降低入侵波的陡坡，理论上希望该电容器
的电容值越大越好，但过大的电容值又会给发电机
的接地电容带来影响。根据《交流电气装置的过电
压保护和绝缘配合》（ DL ／ T 620—1997）规范的
9.11 条规定：为保护直配电机匝间绝缘和防止感
应过电压，装在每相母线上的电容器的电容为
0.25 ~ 0.5μF 时， 能够满足入侵波陡坡α ＜
2 kV／μs。因此，本工程电容器的电容值确定为
0.5μF。
3 发电机电压回路电容电流值
发电机电压回路电容电流值（IC）主要包括：
（1）发电机三相对地电容电流（IC 机组），根
据主机厂提供的机组参数可知IC 机组＝ 3.588 A。
（2）发电机电压母线的三相对地电容电流（IC
母线），其值一般取0.05 ~ 0.1 A／ 100 m，本电站取
平均值为0.075 A／ 100 m；每台发电机电压母线实
际长度约50 m， 得IC 母线＝ 0.5 × 0.075 ＝
0.037 5 A。
（3）升压变压器低压线圈的三相对地电容电流
（IC 主变），其值一般可按0.1 ~ 0.2 A 估算，本电
站取平均值得IC 主变＝ 0.15 A。
因此，IC ＝ IC 机组十IC 母线十IC 主变＝ 3.588
十0.037 5 十0.15 ＝ 3.775 5 A。
4 电容器对发电机电压回路电容电流
的影响
当发生单相接地故障时，不同电压等级发电机
所允许的接地电容电流值如下所示（见表1）。
表1 不同电压等级发电机所允许的接地电容电流值
发电机额定电压
／ kV
6.3 10.5 13.8 15.75 18 20
通过
故障点
电流
／ A
额定电压
下允许范
围值建议
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
由计算可知，本电站发电机电压回路单相接地
时接地电容电流IC ＜ 4 A，可满足机组运行要求。
（下转第16 页）
· 13 ·
小水电2018 年第3 期（总第201 期） 技术交流
万方数据
4 高低水分区方案
根据河道现状及对河道改造两种情况下的水面
线分析，S1 ~ S9 段河道两岸地势低洼，不具备自
排条件，断面S9 以上河道两岸能够具备自排条件，
因而高低水划分界限应在此断面S9 上游。根据有
用地条件，初定以断面S13 为河道界线划分高低
水。在S13 处隔断高低水通道，并新建高排渠，高
排渠自东向西走向，在下游400 处转向，由北向南
途经水塘后穿广田路入老虎坑水。高排渠总长约
0.806 km，其中约0.3 km区段范围现状为水域。
根据河道设计断面分析河道水面线，由水面线计
算成果可见，河道设计堤顶高程均高于设计水面线，
区域内雨水可实现自排。因此以断面S13 作为高低水
的分界断面，并以分水岭划分高低水是合理的。
5 结论
龟岭东水综合整治工程按照如下思路进行：高
低水合理分区，提高河道行洪能力、泵站排涝能
力，实现“高水高排，低水低排，涝水抽排，自排
为主，抽排为辅”。
工程以龟岭东上游河道断面S13 为高低水的分
界断面，根据分水岭重新划分高低水区。在断面
S13 隔断高低水通道，断面S136 以上的河道作为高
水通道，其汇水区属于高水区，新建高排渠，将高
水区洪水排入老虎坑水。断面S13 以下的河道是低
水通道，其汇水区属于低水区，河道与现状下游段
河道贯通，通过扩建河口泵站抽排涝水入茅洲河工
业区。
参考文献：
［1］ 林翠萍. 高水高排对提高福州市江北城区排涝能力的
效果分析［J］. 水利科技，2015（4）：35-38.
［2］ 杜秋平. 谈谈骨干排水系统的规划布置［J］. 农业与技
术，2013（9）：52.
■
责任编辑吴昊
（上接第13 页）
但是，此时的IC 是未计入发电机出口电容器对电
容电流的影响。单相接地时，每相电容器所产生的
电容电流为ICC ＝ 2πfc 3U ＝ 2.855 A。
因此，当计入单相接地时电容器所产生的电容
电流时，得IC ＝ IC 机组十IC 母线十IC 主变十ICC ＝
3.775 5 A 十2.855 A ＝ 6.630 5 A ＞ 4 A，超过额定电
压下的允许值，不能满足要求。
5 应对措施
5.1 在中性点加装消弧线圈柜。
在发电机发生单相接地故障时，发电机电压回
路电容电流超过规定值，对发电机构成直接威胁。
当中性点采用经消弧线圈接地后，由于消弧线圈的
补偿作用，使通过故障点残流值大大降低，避免发
生定子铁芯烧坏。电弧接地过电压较中性点不接地
时有所降低，使发电机100％接地保护可动作于信
号，提高了机组运行的可靠性。
5.2 采用串联电抗器来替代电容器的方法
根据过电压保护原理，并联电容器与串联电抗
器都能起到降低入侵波的陡坡；但采用电抗器的缺
点是电抗器的体积较电容器要大，不利于布置。正
常运行时会引起回路电压降低的负面效应，实际应
用较少。
6 结语
选用电容器作为发电机过电压保护时，如何降
低电容器对发电机电容电流的影响，需要跟据不同
情况采取合适的措施。当发电机电压回路的电容电
流超出规定值较大时，采用在发电机中性点加装消
弧线圈是降低电容电流比较理想的一种措施。但当
发电机电压回路的电容电流超出规定值较小，可在
规定范围内通过合理减小电容器的电容值，以减小
其所产生的电容电流，是更为经济合理的措施。
■
责任编辑吴昊

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