发电机电容电流的测量及数据分析

李冰

【摘 要】近年来，在社会发展中，随着人们对电能用量的不断增加，对于电力系统中各设备管理也提出了新的标准。发电机作为电力系统中不可缺少的一个环节，其安全、稳定运行对于电能输送的合理性、系统化有着极为重要的作用与意义。本文就发电机电容电流的测量与数据分析进行探讨，并结合实际案例提出了其工作重点。

【关键词】发电机；电容；电流；测量

近年来的社会发展中，全国各地区以35KV为主的电网结构逐渐完善，为了装设和调整电力系统运行中存在的消弧线圈以及发电机工作要求，一般在电容电流测量中都是以中性点外接电容法来进行。这种方法在应用的过程中具备着操作简单简洁、操作方法简便、工作量小和对系统运行影响小以及检测精确度高的优势，因此在目前的各系统环节和电力企业都深受人们的青睐与关注。

1.电容电流概述

1.1电容电流概念

电容电流是一种电容性电流，又被人们在工作中广泛的称之为位移电流。这种电流不同于传统电荷定向移动所形成的电流，是一种并没有从真正的故障点流向大地的一种电流形式，是通过电容作为充放电媒介来发挥等效电流的工作模式。这种电流模式在交流电中最为常见，这主要是由于交流电系统中电流是一直处于不断变化状态下的，这种特殊性就能促使了等效电流的持续存在。

众所周知，在目前的社会发展中带有电缆、变压器以及发电器的电力系统已经广泛的进入人们的视线，也成为现代化社会发展中不可缺少的一部分。这种电力系统中，其各种设备中都存在着一定量的电容，而分布电容的大小主要取决于电缆的几何尺寸、电缆材料以及电缆的长度等多个方面。因此，在目前的工作中，我们做好电容电流的研究是十分重要的，对于保障电力系统的正常持续运行有着至关重要的作用。

1.2电容电流补偿的必要性

电缆在应用的过程中实际上是通过各种绝缘电阻以及分布电容来与大地相互连接的，当人体接触到电力系统的那一时刻，触电电流可以及时的通过人体流向大地，从而造成一种闭合电路结构。可以说在目前的工作中，电容电流是通过一定程度的电缆来对其进行控制与处理的，电网对于各地的电容分布都是通过各种电缆来进行控制的。但是由于在工作中电缆的材料、横截面以及密度的不同造成电容的分布也不尽相同，这就要求我们在工作中对其进行及时可靠的调整。

2.工程实例概述

某发电站在建设中装设了9台发电机，其发电总容量为28万KW，，是目前我国现有的大容量、灯泡式的一种组合式机床发电厂。其中，从一号至五号发电机都是有日立公司生产的，而六号至九号发电机是通过日立公司设计，哈尔滨电机厂生产共同完成的。在布局和建设中，发电机的应用是严格按照《国家电厂水轮发电机组建设规章》来进行的，因此在建设中，其每台发电机的电容电流控制也较为合理。

2.1电容电流的计算

在目前的发电机组建设与布局工作中，多数地区的发电机组都实现了以智能化为主的新型管理与检测。智能化测试系统的应用可以在工作中精确的测试出其工作中各发电机的工作量以及输出功率，并对其带荷载能力以及工作效率提出了新的标准与认识。在目前的发电机系统中，电容电流的计算是通过所有带电参数、发电及辅助测试仪以及控制器等多个环节构成的，是以上位计算为主的计算模式，这种计算措施的应用对于发电功率而言十分有效。

2.1.1机械尺寸进行电容的计算

机械尺寸进行电容的计算。

2.1.3单相接地测量电容

（1）单相接地电容电流的测量原理

假设三相电压以A相电压为基准，且电压最大值为1，那么正常情况发电机三相的电压可表示如下：

因为三相对地存在电容，所以即便是空载发电机三相也存在微弱的电流，且分别超前电压900，和电压一样是对称。

当C相接地时，因C相的电压为零，此时A、B相对地的电压等于对C相的电压，即正常时的线电压。所以此时的三相电压为：

可见非接地相对地的电压上升为正常 倍，因为是中性点不接地系统，所以短路电流经A、B对地电容、大地与C相形成回路。A、B对地的容抗不变，因对地电压升高 倍，所以A、B相的电流数值分别比正常时升高 倍，仍超前电压900，分别为：

而C三相电流为A、B相电流之和，且方向相反。

C相电流即为单相短路的总接地电流，为正常情况下单相电容电流的3倍，由这个电流计算出的电容即为三相电容。

（2）半电压下的接地试验。

（3）全电压下单相接地试验

发电机在额定电压下发生单相接地，因发电机对地电容不变，所以其接地电流应是半电压下的2倍。实际测的电流为4.5 A，与半电压下的试验数据比较相符。

2.2电容及单相接地电流的分析

对于中性点不接地发电机，如果电容电流过大，容易损坏绕组对定子铁芯的绝缘而形成常见的单相接地故障，若不及时发现，又出现另一接地点，就会造成匝间或相间短路，使发电机受到更严重的破坏。所以，在我国，10.5KV系统中性点不接地发电机的单相接地电流要求小于3～5A。对于水轮机则要求小于3A。而#1机在全电压单相接地试验中的接地电流已有4.5A[2]。

某发电机在并网后定子线圈的温度一般都在80℃～90℃，这和发电机定子电容电流过大也有关，长期运行，定会加快线棒绝缘的老化。

另外，某电厂的定子绕组单相接地保护是95%定子接地保护，对于发电机中性点附近单相接地，存在死区。

鉴于以上原因，我们要求日立公司按合同要求，无条件加装发电机消弧线圈，用以抵消电容电流，考虑到与发电机直接相连的母线及变压器显容性，为避免并网后造成串联谐振，消弧线圈采用欠补偿。

3.结束语

通过一系列的试验显示：日立公司生产的这组发电机的单相电容超标，导致发电机在单相接地电流都大于4A，某电厂9台机组，除#5机，其余8台都是2机1变的扩大单元接线，实际两机并列运行时发生定子绕组单相接地时电流可达8～9A，这还未把发电机母线和主变的电容考虑进来，为发电机工作的顺利持续进行提供了必然保证依据。 [科]

【参考文献】

[1]马朝正，阎春雨，刘晓冬.一种新的测量系统电容电流的试验方法——相对地减电容法[J].河北电力技术，1999（06）.

[2]符信勇，余仁山.配电网电容电流测量及其实用性研究[J].长沙电力学院学报（自然科学版），2005（04）.