发电机电容电流的测量及数据分析
发电机电容电流的测量及数据分析
发电机电容电流的测量及数据分析【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。
某厂660MW发电机交接试验交流阻抗偏小原因分析及处理方案
某厂660MW发电机交接试验交流阻抗偏小原因分析及处理方案发布时间：2021-05-10T03:59:36.857Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第1期作者：高勇[导读] 该转子在出厂前通过波形法试验，确证发电机转子匝间无短路。
陕西国华锦界能源有限责任公司 719300摘要：本研究阐述了哈尔滨电机厂所生产的660MW发电机及QFSN-660-2汽轮发电机交接、出厂实验中出现交流阻抗减小的原因，并针对这些问题提出有效解决措施，以期能够给相关工作人员提供帮助。
关键词：660MW；发电机；交接试验；交流阻抗；处理方案1问题阐述由哈尔滨电机厂所生产的发电机在交接试验，发电机转子绕组绝缘电阻1.37GΩ，不低于0.5MΩ，结果合格。
发电机转子绕组的直流电阻为83.77mΩ，温度21.3℃，出厂值为81.6mΩ，温度为16.8℃，温度换算至交接试验同温度下为83.06mΩ，交接试验值83.77mΩ较出厂值83.06mΩ，增加0.85%，结果合格。
在进行转子交流阻抗测量过程中结果发现，发电机的膛外交流阻抗相比出厂之前降低10%以上。
不符合GB 50150-2016电气装置安装工程电气设备交接试验标准规定。
该转子在出厂前通过波形法试验，确证发电机转子匝间无短路。
2原因分析2.1 试验仪器误差由于试验仪器测量导线长度不同，可能导致出现误差；由于电机厂试验时采用固定试验台，导线长度、线径与交接试验现场导线长度线径均存在差距，导致出现误差；2.2 试验环境的影响导致的误差出厂试验时所在的场所相对固定，而现场采其他设备的影响，导致磁场发生变化，所处的环境温度、湿度不同均会导致阻抗的变化，由此产生的误差；2.3 运输过程中可能发生撞击造成转子匝间短路2.4 转子绕组交流阻抗和功率损耗试验数据表1发电机转子绕组交流阻抗和功率损耗试验数据为了便于比较，增加本次试验次数，通过不同状态，转子不同角度进行试验，本次发电机转子绕组交流阻抗数据与出厂试验数据相比：在50V、100V试验电压下，交流阻抗减小超过10%；在150V、200V试验电压下，交流阻抗和功率损耗偏差在10%以内。
电容电流计算(线路,发电机回路)
电容电流的计算书电网的电容电流，应包括有电气连接的所有架空线路、电缆线路、发电机、变压器以及母线和电器的电容电流，并应考虑电网5～10年的发展。
1．架空线路的电容电流可按下式估算：I C =（2.7～3.3）U e L×10-3 (F-1)式中：L——线路的长度（㎞）；U e——线路系统电压（线电压KV）I C ——架空线路的电容电流（A）；2.7 ——系数，适用于无架空地线的线路；3.3 ——系数，适用于有架空地线的线路；同杆双回线路的电容电流为单回路的1.3～1.6倍。
亦可按附表1所列经验数据查阅。
附表1 架空线路单相接地电容电流（A/km）2.电缆线路的电容电流可按（F-2）式估算，亦可进行计算I C=0.1U e L （F-2）按电容计算电容电流具有金属保护层的三芯电缆的电容值见附表2。
附表2 具有金属保护层的三芯电缆每相对地电容值（µF/㎞）将求得的电缆总电容值乘以1.25即为全系统总的电容近似值（即包括变压器绕组、电 动机以及配电装置等的电容）。
单相接地电容电流可由下式求出： I C =3 U e ωC ×10-3（F-3）其中 ω=2πf e式中 I C —— 单相接地电容电流（A ）； U e —— 厂用电系统额定线电压（kV ）； ω —— 角频率； f e —— 额定功率（Hz ）；C —— 厂用电系统每相对地电容（µF ）；2.2、6～10 kV 电缆和架空线的单相接地电容电流I C 也可通过下式求出近似值。
6kV 电缆线路=I C 6S 22002.84S95++U e （A ） （F-4）10kV 电缆线路 =I C 0.23S22001.44S95++U e（A ） （F-5） 式中 S —— 电缆截面 （㎜²）U e —— 厂用电系统额定电压（kV ） 2.3 电容电流的经验值见附表3。
附表3 6～35kV 电缆线路单位长度的电容电流（A/㎞）2.4 6～10 kV 交联聚乙烯绝缘电力电缆的接地电容电流。
发电机电气试验方法及标准
发电机电气试验方法及标准一．高压发电机第一部分：定子部件1．直流电阻2．目的：检查绕组的焊头是否出问题等原因测试环境：冷状态下进行测试工具：直流电阻电桥数据处理：各项的测试应做以下处理数据处理(I max-I min)/I平均≤2%结果判定：测试值必须满足以上的关系，不满足就应检查定子线圈。
3．绝缘电阻目的：检测线圈的绝缘电阻的大小，为以后的试验确定安全保证。
测试环境：常温下测试，记录数据要记录当前的温度。
测试工具：兆欧表注意事项：在绝缘电阻测试的过程中，在每项测试完之后应该对绕组充分放电，不然会造成严重的后果测试方法：在测量前应充分对地放点，注意机械调零，在测试的时候除开被测项，其他的各项都应该接地，测试的时候记录测试时间为15s和60s时的电阻值，在测试后计算吸收比，吸收比=R60/R15吸收比应满足大于2，而且各个项的绝缘电阻不平衡系数不应大于2（不平衡系数指最大一项的R60与最小一项R60之比）4．直流耐电压.目的：在较高的电压下发现绕组绝缘的缺陷测试环境：常温下进行试验测试工具：直流耐压设备一套测试方法：利用调压器调节电压使高压侧直流电压为0.5U N、1.0 U N、1.5 U N、2.0 U N、2.5 U N、3.0U N每阶段要停留一分钟的耐压试验时间,并在试验的时候记录各个电压时候的电流值。
每项在测试的时候其他项都必须接地。
而且在电压相同的时候各个项的电流值应该比较相近。
在规定的试验电压下,各相泄漏电流的差别不应大于最小值的50%。
注意事项：在测试的时候由于是高压，因此在测试的时候要注意安全，小心周围环境。
在每项测试完之后必须充分放电，否则容易造成事故。
必须注意的就是，测温线圈的接线头必须接地。
5．交流耐电压目的：检查线圈之间的绝缘性能测试环境：常温下进行试验测试工具：耐电压试验设备一套测试方法：发电机定子的交流耐压试验在制作的过程中一共有三个阶段要测试，下面就分别介绍试验的方法：（1）、单个线圈的交流耐电压试验，每次基本上做10个线圈的耐电压试验，试验方法是：在工作台上面放木方，木方里面用海绵等软性有弹性的材料包扎一圈，必须要厚点的，外面包0.1mm左右的铝铂，并且用铜丝将其绑好，在整个线圈的低阻部分必选全放在木方上方。
发电机定子单相接地故障电流的计算和测试
22第44卷 第4期2021年4月Vol.44 No.4Apr.2021水 电 站 机 电 技 术Mechanical & Electrical Technique of Hydropower Station1 引言发电机定子接地故障是最常见的发电机故障，大型发电机组在发生接地故障时会产生较大的对地电容电流，为将接地故障电流限制在允许范围内，中性点常采用消弧线圈接地方式运行，而测试发电机定子单相接地故障电流是为了检验发电机在发生单相接地时消弧线圈是否能够有效地补偿故障电流，保证接地电弧瞬间熄灭，以消除弧光间歇接地过电压，防止事故进一步扩大为匝间或相间短路。
需要知道发电机单相接地故障电流的大小，究其原因，主要有3点。
（1）发电机的定子一点接地保护动作出口方式的整定和这个电流大小有关。
根据DLT 684-2012《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》的规定，当发电机定子单相接地故障电流大小超过规定值，发电机定子一点接地保护动作后就必须出口跳闸停机，而小于这个值，则允许保护仅动作于告警，由运行值班人员确认后，采取转移负荷解列停机的方式进行处置。
（2）知道中性点不接地时发电机单相接地故障电容电流的大小后，与消弧线圈标注的补偿电流比较，可以定性地判断消弧线圈是否工作在欠补偿状态。
（3）消弧线圈投入后发电机单相接地故障电流必须小于制造厂的规定，制造厂无明确规定时，这个电流应小于15 A，否则在运行中发生定子绕组内部单相接地故障，有可能对定子铁心造成不可修复的损伤。
本文以万安水力发电厂1号发电机为例，通过简单估算和现场实测这两种方法对发电机定子单相接地故障电流进行讨论，所得结论不一定适合其它发电厂，仅供同行参考。
2 发电机定子单相接地故障电流的计算发电机定子单相接地故障点可能在定子绕组从机端到中性点的任意位置，但因为机端对地电压最高，所以在机端发生单相接地故障时故障电流最大，因此，我们只计算机端单相接地时的故障电流。
怎样认识和测量电流
2023怎样认识和测量电流pptCATALOGUE 目录•电流的基本概念•电流的测量方法•认识电路和欧姆定律•安全用电与防护措施•家用电器与电路设计•新能源发电与智能电网01电流的基本概念电流的定义电流定义为电荷在导体中流动的现象，即电荷的定向移动。
这一流动是导体中自由电子的热运动与宏观电流的叠加。
电流的微观表达式为 $I=nqvS$，其中 $n$ 为单位体积自由电子数，$q$ 为电子的电荷量，$v$ 为电子的速度，$S$ 为导体的横截面积。
电流的单位为安培（A），是国际单位制中的基本单位。
电流的方向规定为正电荷移动的方向，即从高电位到低电位。
电流的单位和方向直流电流电流大小和方向不随时间变化的电流。
交流电流电流大小和方向随时间变化的电流，如家庭用电为50Hz的正弦交流电。
电流的种类电流可以通过导线传输，也可以通过电源驱动自由电子定向移动形成电流。
在半导体中，电流传输通常涉及空穴和电子的运动。
电流的传输方式02电流的测量方法直接将电流表串联在电路中，通过电流表直接读取电流数值。
定义用途注意事项适用于电流较大、电路中存在电源的情况。
需要切断电源，确保安全。
03直接测量法02011间接测量法23通过测量与电流相关的其他物理量（如电压、电阻、功率等），间接计算出电流值。
定义适用于电流较小、电路中没有电源的情况。
用途需要测量其他物理量，计算过程可能存在误差。
注意事项将电流表与电路并联，通过电流表测量支路或电源的电流。
定义适用于各种电路和电源情况。
用途需要选择合适的电流表档位，确保测量准确性和安全性。
同时需要注意电流表的正负极接线方向。
注意事项使用电流表测量03认识电路和欧姆定律电路的组成提供电能，如电池、发电机。
电源导线开关负载传输电能，如铜线、电缆。
控制电路的通断，如拨动开关、晶体管。
使用电能，如灯泡、电动机。
欧姆定律的概念描述电路中电流、电压和电阻之间的关系。
欧姆定律单位时间内流过导体的电荷量，用I表示，单位为安培（A）。
发电机对地电容量估算方法
发电机对地电容量估算方法在电力系统工程中，对发电机的对地电容量的准确估算具有重要意义。
它不仅关系到系统的稳定性和安全性，还影响到电力设备的设计与运行。
本文将详细介绍发电机对地电容量的估算方法，以供参考。
一、发电机对地电容量的概念发电机对地电容量是指发电机定子绕组与地之间的电容值。
当发电机运行时，由于电压的作用，会在发电机对地之间产生一定的电容电流，影响发电机的性能和电力系统的稳定性。
因此，准确估算发电机对地电容量具有重要意义。
二、估算方法1.理论计算法理论计算法是根据发电机的结构参数和材料特性，通过公式计算得出对地电容量的方法。
具体步骤如下：（1）确定发电机的结构参数，如定子绕组半径、长度、绝缘材料等；（2）根据绝缘材料的介电常数，计算定子绕组与地之间的等效介电常数；（3）根据发电机的额定电压和频率，计算对地电容值；（4）将计算结果与实际测试值进行对比，修正计算公式，提高估算精度。
2.实测法实测法是通过实际测量发电机对地电容电流，再根据公式计算出对地电容量的方法。
具体步骤如下：（1）在发电机运行过程中，测量对地电容电流；（2）根据测得的电容电流和发电机的额定电压、频率，计算对地电容量；（3）为了提高估算精度，可以采用多种测量方法（如冲击法、谐振法等）进行对比分析。
3.经验公式法经验公式法是根据大量实测数据和统计分析，总结出适用于特定类型发电机的对地电容量估算公式。
这种方法简单易行，但精度相对较低，适用于初步估算。
三、注意事项1.估算发电机对地电容量时，要充分考虑发电机的实际运行条件，如温度、湿度等；2.选择合适的估算方法，结合理论计算和实测数据，提高估算精度；3.对于不同类型的发电机，其估算方法可能有所不同，需根据实际情况进行调整；4.定期对发电机对地电容量进行检测和评估，确保电力系统的安全稳定运行。
总结：本文详细介绍了发电机对地电容量的估算方法，包括理论计算法、实测法和经验公式法。
在实际应用中，应根据发电机的具体类型和运行条件，选择合适的方法进行估算，以确保电力系统的安全稳定运行。
某600MW发电机出厂电气试验方法及数据
Xx发电机出厂电气试验方法以及数据1、定子手包绝缘电位外移试验（1）目的：考核手包绝缘质量，应符合标准DL/T 596-1996《电力设备预防性试验规程》的要求。
（2）方法：将手包绝缘部分用铝箔包箔紧，定子绕组（或主引线）各相导体并联，施加额定电压值的直流试验电压，采用电位测量杆测量铝箔对地电位。
（实际上测量的是手包绝缘中流过的泄漏电流，显示的是该电流在测量杆中100MΩ电阻上产生的电压降，若该电位显示100V，则对应的泄漏电流为1μA 。
）（3）仪器设备A.直流高压发生器：BGG型,0～120kV, 2.5mA, 检验有效期2006-7-25B.表面电位测量杆：FBG-Ⅱ型,0.1～20kV , 精度 1.5级, 检验有效期2006-1-25(4) 试验电压：20kVDC(5) 合格标准：<500V2、定子绕组端部手包绝缘试验(1)状态：定子下线完工,出烘房,表面已喷漆,停放在下线工位上(2)时间：(3)数据：见表2表2 表面电位值（V）照片1电位外移试验照片2电位外移试验照片3直流耐压和泄漏电流试验3、出线盒中主引线手包绝缘试验(1)状态：主引线在出线盒中装配完工(2) 时间：(3) 数据：见表3表3 表面电位值(V)(4) 结论：合格4、定子绕组直流耐电压和泄漏电流试验(1)目的：考核定子绕组整体绝缘质量,应符合标准GB/T 7064-2002《透平型同步电机技术要求》第3.6.3条的要求。
(2)方法：首先分相测量绕组的绝缘电阻,确认合格后再分相以0.5U N为步长逐级施加直流电压,从1.0U N增至3.5U N(即从20kV增至70kV),每一级电压停在15s 和60s时测量记录泄漏电流值。
（3）仪器设备：A. 直流高压发生器:BGG型,0～120kV, 2.5mA, 检验有效期2006-7-25B.微安表(4) 状态：定子在下线工位上，手包绝缘电位外移试验合格后拆除铝箔，经绝缘电阻测试合格。
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发电机电容电流的测量及数据分析
摘要：凌津滩电厂装机9台，总容量27万千瓦，是我国大容量、灯泡式贯流式机组的电厂。
其中#1—#5机组为日立公司生产，#6—#9机组为日立设计哈尔滨电机厂生产。
单机容量为30MW，额定电压10.5KV，发电机中性点不接地。
关键词：发电机电容电流测量数据分析
0 前言
凌津滩电厂装机9台，总容量27万千瓦，是我国大容量、灯泡式贯流式机组的电厂。
其中#1—#5机组为日立公司生产，#6—#9机组为日立设计哈尔滨电机厂生产。
单机容量为30MW，额定电压10.5KV，发电机中性点不接地。
根据《凌津滩电厂水轮发电机组及其附属设备》合同：
1）第6.6.3.8中第2条《中性点装置》第3项中规定：两台机联合运行，单相接地电容电流大于3A时，若不能保证机组安全运行2小时，则各机组中性点均应采取补偿措施，补偿装置由卖方配套供货。
2）附件6.3条设备性能保证及参数中规定：定子绕组每相对地电容0.3μF。
3）第6.8条规定现场试验：6.8.3.8条定子对地电容电流测量。
这一条明确规定与电机交流耐压并列，即每台机都应作电容电流测量。
1发电机电容的计算
凌津滩电厂发电机定子绕组为波绕双层、每槽两根线棒，定子线棒采用真空压力浸渍环氧树脂浸透线圈、线圈表面涂阻燃林料，分上下层嵌放到定子槽内。
定子Z=342槽、计684根线棒，单支路每相线棒N=228根。
定子绕组对地电容，由线圈的机械尺寸、绝缘材料的电介系数所确定。
按机械尺寸、交流耐压及单相接地三种方法可计算得出，以#1机为例，分述如下。
1．1 机械尺寸进行电容的计算
一般的平板极电容计算，电容与电介系数εO及εr、极板面积 S成正比，与极间距离d成反比。
常用式子 C0=εOεr S／d
发电机的绕组电容计算，可将线棒导体展开成为一极。
包有半导体材料的线棒与铁芯是紧靠的，当另外一极同时展开。
中间的绝缘材料也展开，这是极板间的介质。
线棒导体的面积 S1=（2b1+2h1）L
包半导体的面积 S2=(2b2+2h2)L
= =
电压可表示如下：
=∠00=∠2400=∠1200
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，见图1。
如果容抗为1，那么可表示为：
=∠900=∠-300=∠2100
（ａ）线路图（ｂ）电压电流向量图
图1 正常状态三相电容电流
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
=0 =∠00- ∠1200=∠-300 =∠2400- ∠1200=∠-900
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，所以短路电流如图2(a)所示经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
=/1==∠600 =/1=∠00
而C三相电流为A、B相电流之和，且方向相反，见图2(b)。
=-（+）=3∠2100
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。
1．3．2半电压下的接地试验
在#1发电机的出口母线上C相接地，现地分布开机，手动励磁，升到半电压0.5U n=×2887=5000V。
用晶体管钳式电流表夹到接地线上测量，使用的表计最小档位为200A档，读出的电流数为2.2Ａ，根据
接地电流 I C=U/X C=2πfCU
三相电容C=I C/2πfU=2.2/(314×2887)=2.427μF
单相电容Cn=C/3=2.427/3=0.809μF
（F
（F
（F
（F
0.7F
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。