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0.25～0.5 μF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0.5 μF。

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+IC母线+IC主变=3.588+0.037 5+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

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。

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+IC母线+IC主变+ICC=3.775 5 A+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。