Muchas centrales hidroeléctricas pequeñas conectan el cable del punto neutro del generador a una línea neutra pública y luego utilizan un dispositivo de conexión a tierra para conectar a tierra el punto neutro del lado de bajo voltaje del transformador principal. El modo de funcionamiento del punto neutro del generador genera una corriente de línea neutra excesiva, lo que tiene efectos extremadamente adversos en el funcionamiento seguro y económico del generador y del transformador principal. 1.1 La razón por la cual la corriente de la línea neutra es demasiado grande Debido a razones estructurales y del proceso de fabricación, la distribución del flujo magnético principal en el entrehierro de un pequeño generador hidroeléctrico solo puede ser una onda sinusoidal aproximada, que contiene ondas de alto orden. con una gran proporción. Los componentes armónicos, especialmente el tercer componente armónico, son los más destacados. Por lo tanto, además del potencial eléctrico fundamental inducido en el devanado del estator, también se inducen un cierto número de componentes armónicos de alto orden, entre los cuales el componente del tercer armónico tiene la mayor proporción, es decir, el potencial eléctrico inducido en el devanado del estator. También es una onda sinusoidal aproximada. Si las especificaciones, modelos y fabricantes de los generadores seleccionados por la central no son exactamente iguales, el valor de potencial del tercer armónico y el valor de fase generado por cada generador también serán diferentes si los generadores seleccionados por la central son de la central; mismo fabricante, para máquinas con la misma especificación y modelo, el valor potencial del tercer armónico y el valor de fase de cada generador serán diferentes porque las características de velocidad de la turbina, apertura de las paletas guía, etc. de cada unidad no son exactamente iguales. Además, para el potencial del tercer armónico, la reacción del electrodo que se produce cuando lleva una carga inductiva actúa como un magnetizador. Ahora la central eléctrica conecta los puntos neutros de cada generador con una línea neutra pública y utiliza un dispositivo de conexión a tierra para conectar a tierra el punto neutro del lado de bajo voltaje del transformador principal. De esta manera, el generador está conectado al punto neutro del lado de bajo voltaje del transformador principal a través del dispositivo de puesta a tierra. La carga inductiva concentrada y potente del transformador principal fortalecerá aún más el potencial del tercer armónico del generador. La impedancia de la línea neutra es muy pequeña, por lo que la corriente de la línea neutra será inevitablemente excesiva. En casos severos, su valor puede alcanzar o exceder el valor de la corriente de fase del generador. 1.2 La corriente del tercer armónico provoca pérdidas adicionales. La corriente del tercer armónico utiliza la línea neutra para formar un bucle y se expresa en forma de corriente de línea neutra. Cuando esta corriente fluye a través del devanado del estator del generador y el devanado de bajo voltaje del transformador principal, inevitablemente causará enormes pérdidas adicionales, lo que hará que la temperatura de funcionamiento del generador y del transformador principal aumente y la eficiencia disminuya. Para explicar de forma más intuitiva las pérdidas adicionales provocadas por la corriente del tercer armónico, se introducen algunas pruebas realizadas por la pequeña central hidroeléctrica de la siguiente manera: Una pequeña central hidroeléctrica tiene una capacidad instalada de 1×160kW, equipada con un SL-200/10 transformador principal y un generador Los cables conductores utilizan cuatro cables aislados con núcleo de cobre con una longitud de 67 m y un área de sección transversal de 70 mm2. El cable neutro y el punto neutro en el lado de bajo voltaje del transformador principal. conectado a tierra mediante un dispositivo de puesta a tierra. Durante la prueba, primero retire todos los fusibles desconectadores en el lado de alto voltaje del transformador principal, luego encienda el grupo hidrogenerador y establezca el voltaje sin carga, y luego coloque el disyuntor de control principal del generador. en funcionamiento de modo que el generador y el transformador principal estén en estado de funcionamiento de carga inactivo. Utilice una pinza amperimétrica para medir la corriente neutra I varias veces y tome el valor promedio como 233 A. Después de eso, la pérdida sin carga W1 (medida) del transformador principal es 0,957 kW, que es mucho mayor que la pérdida sin carga W2 (0,54 kW) proporcionada por el fabricante del transformador. El tiempo de operación anual T de esta pequeña central hidroeléctrica es de aproximadamente 7000 h, por lo que se puede calcular la pérdida de energía eléctrica adicional que se agrega a la línea neutra y al transformador principal cada año. (1) Pérdida de energía anual adicional A1 en la línea neutra: consulte el "Manual del electricista" y encuentre que la resistencia unitaria r0 de un cable con núcleo de cobre de 70 mm2 es 0,28 Ω/km, entonces la resistencia del cable R es: R=r0L=0,28 ×0.067=0.0188Ω La pérdida de energía eléctrica adicional anual es: A1=I2×R×10-3×T =2332×0.0188×10-3×7000=7144kW·h (2) La pérdida de energía eléctrica adicional anual A2 que ingresa al transformador principal: A2=( W1-W2)×T=(0.957-0.540)×7000=2919kW·h Además, la corriente del tercer armónico también provocará pérdidas adicionales al pasar por el devanado del generador y los pases de flujo magnético de armónicos de alto orden; A través de piezas metálicas relevantes, tanques de combustible y carcasas. Cuando se forma un bucle, también se provocarán pérdidas adicionales de hierro, es decir, pérdidas provocadas por corrientes parásitas. Por lo tanto, de hecho, la pérdida de energía anual adicional causada por la existencia de la corriente del tercer armónico excede con creces la suma de las dos pérdidas adicionales calculadas anteriormente. La gran cantidad de pérdidas adicionales aumenta en gran medida el aumento de temperatura del transformador principal, el generador y la línea neutra.
Durante los períodos de alta temperatura en verano, el aumento de temperatura del transformador principal a menudo excede el estándar requerido por las regulaciones (el aumento de temperatura permitido es 55°C. Esto inevitablemente acelerará en gran medida la tasa de envejecimiento del aislamiento del transformador principal, lo que aumentará en gran medida). acortar la vida útil del transformador principal. El aumento de la temperatura de funcionamiento del generador también es alto en verano y la línea neutra se calienta mucho, lo que también acortará considerablemente su vida útil. 1.3 Reducir la potencia de la central y provocar un desperdicio de recursos hídricos. Dado que la corriente del tercer armónico sólo circula en el lado de baja tensión y forma un bucle de corriente con la ayuda de la línea neutra, la corriente del tercer armónico sólo circula en el lado de baja tensión. lado de baja tensión y no entra a la red eléctrica. Sin embargo, el valor de corriente nominal del devanado del estator del generador es fijo. Dado que esta corriente circulante fluye a través del devanado del estator, la capacidad de salida real del generador seguramente se reducirá, de modo que no podrá suministrar energía a la red en su totalidad. producción. Para lograr la potencia total del generador, se producirán condiciones de funcionamiento de sobrecarga, lo que reduce en gran medida la vida útil y la tasa de utilización del generador. Siempre que haya una temporada de inundaciones o cuando el agua sea suficiente, se consumirá una gran cantidad de agua. descartado. Para aprovechar al máximo los recursos energéticos del agua, se utiliza el método de aumentar el factor de potencia operativa del generador (el valor máximo del factor de potencia operativa del generador se puede aumentar a 0,9 ~ 0,95) para generar más potencia activa y Reducir el desperdicio de agua. En particular, aquellas pequeñas centrales hidroeléctricas de escorrentía que no tienen la capacidad de regular la escorrentía sufrirán pérdidas aún mayores a este respecto.