小型低壓水輪發(fā)電機(jī)的諧波電流及其抑制

　　在單臺發(fā)電機(jī)帶直配負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，若負(fù)荷側(cè)中性點(diǎn)接地，則諧波電流要經(jīng)過負(fù)荷阻抗才能構(gòu)成回路，這個(gè)阻抗值是較大，因此這種運(yùn)行方式的中性線電流不大，一般在30A以下(這時(shí)中性線電流是諧波電流和三相負(fù)荷不平衡電流的綜合值)。

　　當(dāng)發(fā)電機(jī)單機(jī)運(yùn)行并經(jīng)過升壓變壓器向線路送電時(shí)，情況就有所不同。由于10/0.4kV的變壓器一般為Y/Yno－12接線，變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)直接接地，這就與中性點(diǎn)也直接接地的發(fā)電機(jī)構(gòu)成了零序電流通路。這條通路中限制零序電流的電抗主要是發(fā)電機(jī)和變壓器的零序電抗，發(fā)電機(jī)的零序電抗較小，幾百kW的機(jī)組一般為幾十毫歐，變壓器的零序電抗也不大，1000kVA,10/0.4kV的變壓器低壓側(cè)零序電抗約為80mΩ左右。因此即使諧波電勢只有幾伏到幾十伏，也會產(chǎn)生較大的零序電流。如果這時(shí)拆除變壓器中性線，則發(fā)電機(jī)中性線電流很快下降并趨于零。在小型水電站中大多是兩臺及以上機(jī)組并聯(lián)后經(jīng)升壓變壓器向外供電。發(fā)電機(jī)和變壓器中性點(diǎn)都直接接地或用零序線引到配電盤再集中接地，這樣不僅發(fā)電機(jī)與變壓器中性點(diǎn)之間都能構(gòu)成零序電流通路，而且在發(fā)電機(jī)諧波電勢差的作用下形成更大的電流。這就是運(yùn)行中小型發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生中性線電流并且增大的原因。

3　抑制措施

　　諧波電勢決定于發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)，但是發(fā)電機(jī)出廠后一般不能改動，因此只能增加諧波電流回路的阻抗值。實(shí)踐證明，將各發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)直接接地改為經(jīng)電抗器接地是一種很好的方法。興義市興西湖管理所楓洞電站在運(yùn)行中采用該方法后，既有效地抑制了中性線電流，又保證了發(fā)電機(jī)及其中性點(diǎn)設(shè)備的安全可靠運(yùn)行，取得了很好的效果。改進(jìn)中性點(diǎn)接線后用示波器觀察，發(fā)電機(jī)相電壓波形明顯得到改善而趨于正弦形，其幅值與額定相電壓也明顯趨于一致。實(shí)踐證明，該方法簡便，成本低廉，在運(yùn)行中不消耗有功功率；由于諧波電勢主要以三次諧波為主，而電抗器對諧波電流呈現(xiàn)的阻抗值是基波的三倍。這樣就有效地抑制了諧波電流值，而對基波電流不會有太大的影響。

　　為了在小型水電站中推廣使用該方法，在難以買到合適的電抗器時(shí)，可用現(xiàn)成材料自制。自制時(shí)鐵心和線圈數(shù)據(jù)、尺寸等應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場條件進(jìn)行選擇，原則是在電抗值盡量小的前提下將零序電流限制在允許值范圍內(nèi)。如果中性線上所接電抗器電抗值較大，當(dāng)發(fā)電機(jī)帶單相或三相不平衡負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，中性點(diǎn)位移就會很大，不但影響供電質(zhì)量，而且對設(shè)備和運(yùn)行人員也有危險(xiǎn)。因此其匝數(shù)最好做成可以改變的，以便根據(jù)運(yùn)行情況增減匝數(shù)，調(diào)整電抗值，從而取得最佳效果。另外，為了保證運(yùn)行人員的安全，安裝該電抗器時(shí)最好用一圍欄將其圍住，運(yùn)行中改變匝數(shù)以在圍欄外即可進(jìn)行為好。