东西关水电站发电机中性点接地设备参数复核

贾 欣

（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司 四川 成都 610072）

东西关水电站发电机中性点接地设备参数复核

贾 欣

（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司 四川 成都 610072）

东西关水电站增容改造过渡运行过程中，中性点接消弧线圈的旧机组与中性点接接地变压器的新机组将以扩大单元方式在较长一段时间内并列运行。本文就这种运行方式下发生定子单相接地短路故障时，复核消弧线圈及接地变压器参数。

发电机中性点接地;消弧线圈;接地变压器

1 前言

东西关水电站位于四川省广安市武胜县礼安镇，装设4台45MW水轮发电机组。经过数年运行，4台机组均存在诸多安全隐患，电站业主将逐年对原水轮发电机组增容改造为52.5MW的全新机组。按照计划，每年完成1台机组的改造，目前2#机组增容改造已经完成。

增容改造后电站电气主接线维持不变，发电机变压器组采用扩大单元接线，110kV升高电压侧为单母线分段接线。原发电机组中性点采用消弧线圈接地，每台机组中性点各接1台23KVA消弧线圈；更换的52.5MW新机组改为接地变压器接地，每台机组中性点各接1台32KVA接地变压器。由于每年改造1台机组，则采用接地变压器接地的2#新机组和采用消弧线圈接地的1#旧机组将以扩大单元方式在较长一段时间内并列运行，本文就是研究这种运行方式下发生定子单相接地短路故障，复核消弧线圈及接地变压器参数。

2 基础数据及计算

2.1 基础数据

（1）1#发电机，45MW，10.5kV，cosΦ=0.85，经消弧线圈接地；

（2）2#发电机，52.5MW，10.5kV，cosΦ=0.875，经接地变压器接地；

（3）消弧线圈，XDG-23/10.5，23kVA，共9档，目前在3.8A最高档位上运行，对应3.8A档的消弧线圈电阻R=14.27Ω；

（4）接地变压器，32KVA，额定变比10.5/0.23kV，二次侧电阻0.47Ω；

（5）2#发电机定子绕组三相对地电容+发电机出口单元母线对地电容值为2.528μF；

（6）扩大单元母线对地电容+主变低压线圈对地电容值为0.134μF；

（7）10kV电缆线路对地电容+厂用变高压线圈对地电容值为0.544μF。

2.2 参数计算

（1）原消弧线圈选择的电容电流估算

由于1#机组无电容或电容电流实测值，也不知道目前消弧线圈运行方式是欠补偿还是过补偿，在计算时，就需按电容电流最大工况考虑，即消弧线圈按欠补偿方式运行。

1#机组中性点消弧线圈正常运行时分接头处于3.8A档（最高档）运行，对应3.8A档的消弧线圈实测电阻R=14.27Ω。经计算得，对应3.8A档的消弧线圈电抗XL=1595.3Ω。故可算得消弧线圈的品质因素Q=111.8。

根据文献[1]中 4.3.5节规定，消弧线圈接地的发电机，在正常运行情况下，其中性点长时间电压位移不应超过发电机额定相电压的 10%，非直配发电机脱谐度不超过±30%（考虑到限制传递过电压等因素）。电站现有消弧线圈应满足上述原则。

即

消弧线圈脱谐度还应满足：

式中：IC——1#发电机+1#发电机单元母线+扩大单元母线+1#主变低压线圈+10kV配电电缆+10kV厂用变高压线圈（图1虚框A所示）电容电流，A

IL——消弧线圈电感电流，为3.8A

因此，电容电流IC满足

经补偿后，故障电流在0.33A～1.63A之间，满足≤3 A的要求。故1#发电机单独运行发生一点接地故障时，允许带故障运行一段时间而不必立即停机。

（2）2#发电机+2#发电机单元母线的电容电流

2#发电机定子绕组三相对地电容+2#发电机出口单元母线对地电容实测值经计算，2#发电机+发电机出口单元母线电容电流为4.812A。

（3）接地变压器一次侧接入电阻及阻性电流

接地变压器一次侧流过的阻性电流：

（4）两台机扩大单元运行时的电容及电容电流

两台机扩大单元方式运行时，总电容电流：

消弧线圈处于3.8A档（最高档）运行。当发生一点接地故障时，消弧线圈补偿电感电流 3.8A，回路剩余电容电流剩余电容

3 2#发电机组接地方式

4 接地变压器参数复核（1#机组改造前）

4.1 扩大单元下的接地变压器参数选择

扩大单元回路发生单相接地故障时，消弧线圈补偿3.8A电感电流后剩余的电容电流，相应的电容为：

变压器容量为：

K1：过负荷系数，过负荷时间按照1min设计，取为4.7。

4.2 现有接地变压器参数复核

现有接地变压器额定容量32KVA，二次侧电阻0.47Ω。两机扩大单元运行时所需的接地变压器容量为11.49KVA≤S ≤14.39KVA ，故容量满足要求。二次侧电阻要完全满足最大电容电流的要求的话，应归算至一次侧R（容抗Xcn）为941.11Ω。现配电阻值略偏大，能满足电容电流在5.142A附近，不能满足电容电流接近6.442A。

现有接地变压器二次侧电阻为0.47Ω，归算至一次侧R为979.96Ω。

通过HBA计算得到一条UAV从起始点S到终点F的最优飞行路径L3，其中L3的长度为75.26。仿真结果如图7所示。

综上，现有接地变压器基本能满足两台机扩大单元运行工况。

5 1#机组改造完成后接地变压器参数复核

增容改造完成后为2台52.5MW发电机组各接1台32kVA接地变压器以扩大单元模式进行运行。在永久运行方式下，需对接地变压器参数进行复核。

5.1 1台发电机投入运行

1台发电机投入运行时，发电机电压回路总电容 CF=2.528+0.134+0.544=3.206 μF，总电容电流Ic=6.103A。

现有接地变压器额定容量32KVA，二次侧电阻0.47Ω，可见1台发电机投入运行时，接地变压器参数满足要求。

5.2 2台发电机投入运行

2台发电机投入运行时，发电机电压回路总电容CF=2.528× 2+0.134+0.544=5.734μF，总电容电流Ic=10.915A。

对于扩大单元接线方式，每台中性点接地变压器高压侧接地电阻应按发电机电压回路总电容的进行选取，故：

现有接地变压器二次侧电阻为0.47Ω，归算至一次侧R为979.96Ω。

综上，现有接地变压器参数满足要求。

6 结论

（1）由于1#机组无电容电流实测值，也不知道目前消弧线圈运行方式，需按电容电流最大工况考虑，即消弧线圈按欠补偿方式运行。

（2）接地变压器容量及二次侧电阻基本能满足改造过渡期两台机扩大单元运行工况，发电机健全相的瞬时过电压不超过2.65倍额定相电压。

（3）现有接地变压器参数能满足增容改造完成后，2台52.5MW发电机组以扩大单元模式运行的工况要求。

[1]DL/T 5090-1999 水力发电厂过电压保护和绝缘配合设计技术导则.

[2]DL/T 5222-2005 导体和电器选择设计技术规定.

K928

B

1007-6344（2016）10-0092-02

贾欣（1982-），男，工程师，本科，主要从事水电站电气一次设计工作。