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谐振电压互感器!变电站电压互感器谐振处理措施

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验收35千伏电压互感器 视频 : 电压互感器铁磁谐振 1、★电压互感器高压熔断器熔断原因2、★几起电容式电压互感器二次电压输出异常的缺陷3、★35kV电压互感器烧毁事故防范措施

(云南电网有限责任公司昆明供电局,云南昆明 650000)

摘 要:谐振是造成变电站电压互感器损坏的一个非常重要的原因,也是变电站系统中的重大事故诱因.针对变电站电压互感器铁磁谐振问题进行分析和研究,找到谐振产生的内因及外因,并结合实例提出了针对性的预防措施,以确保电网系统的运行安全稳定性.

关键词:变电站;电压互感器;谐振;对策;研究

0 引 言

对于电网中性点电位而言,一般情况下为零,当线路瞬间单相故障问题发生时,两相电压会随之升高,进而导致变电站电压互感器两相电压饱和,此时励磁电感降低,而且中性点位置产生位移电压;三相之和为零,即形成串联谐振,而且此时中性点位置的电压会急剧升高,因铁芯励磁饱和而导致电压、电流波形畸变,形成谐波.在此过程中,如果线路相对较长,而且对地电容比较大时,则很可能会产生分次谐振、过电压;如果线路较短,而且对地电容相对较小时,可能会产生高次谐振、过电压.当产生谐振时,因互感器严重饱和而导致励磁电流急增,必然会导致互感器受损.因此,在当前的形势下,加强对变电站电压互感器谐振问题的研究,具有非常重大的现实意义.

1. 变电站电压互感器谐振问题分析

对于中性点不接地系统而言,为实现对三相对地电压的有效监视,通常会在变电站母线上适当位置连接一个Y0接线方式的电压互感器.当系统受到扰动以后,电压互感器上的三相电感就会出现不同的饱和度,互感器一相、二相电压会随之升高,尤其在极端条件下,可能会导致三相电压同时增加.此时,电网对地电压会出现一定的变动,具体表现在电源系统中的中性点“O”的位移电压较高,因此而形成谐振过电压.由此可见,过电压的产生是因为零序电压造成的,而网络零序参数存在着一定的差异性,加之外界谐振条件影响,最终造成谐振过电压不仅可以是基波谐振过电压,还可能是高次谐波过电压.基于此,需要对谐振产生的原因进行分析,方可找到有效的应对方法和策略.

异型铁芯 开口铁芯 C型铁芯 电流互感器铁芯 电压互感器铁芯 视频时长:00:13 异型铁芯 开口铁芯 C型铁芯 电流互感器铁芯 电压互感器铁芯 播放:8052次 评论:9951人

图1所示,为基波谐振过电压等值接线,通过这一图示可以确定中性点位移电压(U0).

u0等于(Eay1+Eby2+Ecy3)/(y1+y2y3);正确状态下,y1等于y2等于y3等于y,此时有:u0等于(Eay1+Eby2+Ecy3)/(y1+y2y3)等于0;(Ea+Eb+Ec等于0).

基于以上公式,因扰动结果导致电压互感器上的对地电压瞬时提升,如果B相、C相对地电压瞬时提高,则电感饱和会导致L2、L3变小,以致于流经L2、L3电感电流会随之增大,此时可能会导致B、C两相对地导纳变为感性,y2、y3为感性导纳.由于y1是容性导纳,因此容性与感性两种导纳就会相互抵消,y1+y2+y3的值也会随之出现较为明显的变化(减小),此时导纳中性点上的位移电压会随之大幅度的增加.在此过程中,若参数配合不科学,就会因y1+y2+y3=0,而形成串联谐振,中性点位移电压也会因此而急剧增加.当中性点位移电压逐渐升高以后,三相导线对地电压与各相电源电势以及中性点位移电压向量之和相等.由于向量相互迭加,导致B相、C相对地电压随之升高,同时A相对地电压也随之下降.

2. 产生变电站电压互感器谐振的主要原因

2.1 外因

线路对地电容、电阻随线路长度在整个电力系统中的变化而变化,当空母线充电时,很容易产生对地电容,进而产生并联谐振问题.暂时激发条件下,如果系统运行发生变化,则电压互感器就会出现铁磁饱和现象,此时电感量(L)就会出现非线性变化现象,一旦遭到雷电感应影响,很容易会产生串联谐振.直接投入系统电容出现变化时,会造成一定程度的谐振问题,比如补偿电容器投入以后,断路器断口打开,此时并联电容就会出现并联谐振现象.当运行状态突变时,可能会产生分次谐波,这在很大程度上会导致ω变化,比如拉、合隔离开关时,会产生串联、并联谐振问题.

2.2 内因

实践中,因安装操作人员在施工作业过程中没有对变电站电压互感器知识、技能熟练掌握,对变电站电压互感器缺乏全面的认知,比如接线原理方面的技能掌握不扎实,很可能会导致电压互感器的L、N两端的二次回路出现重复接地现象,一旦系统出现接地故障以后,会造成互感器线圈被烧毁.操作人员在运维倒闸过程中,因不规范操作而导致系统产生过电压,以致于一次保险以及电压互感器受损.如果测试周期不合理,也可能会导致互感器绝缘性能下降;若无法及时发现,虽然不会直接烧毁互感器,但却可以间接造成互感器受损.此外,还因各种人为、外力因素的影响和破坏,导致线路接地、铁芯励磁饱和以及引起电压和电流波形畸变,因产生了过电压而导致一次保险烧损.

3. 案例分析

某变电站因10kV线路间隙性弧光接地而导致电压互感器被烧毁,该变电站主接线图如图2所示.10kVA相间隙性弧光接地现象发生时,经零序过流动作而出现跳闸现象.通过仔细的检查发现,10kV高压室内10kV 52PT冒浓烟,于是及时倒闸将其停止退运行.时候经全面检查得知,10kV 52PT熔断器三相熔断,而且互感器B、C相已经被烧毁,其中部分二次线已经烧焦殆尽,柜内已经被熏成了黑色.

从源头上来讲,该起事故的发生,主要是因为10kV电缆头出现了着火现象,以致于线路出现间隙性单相弧光接地问题;同时,使健全相电压急剧升高,故障相于接地消失时,有电压突升,暂态过程中涌流量会急剧增大.电压互感器上的高压绕组侧出现了单相接地现象,而低压侧存在传递过电压时,都会导致互感器严重饱和,最终引发谐振事故.

4. 防治谐振策略

基于以上对变电站电压互感器谐振产生的原因和案例分析,要想有效防治谐振问题发生,有效减少或避免因谐振问题发生而造成的损害,可从以下几个方面着手:

(1)选择良好的励磁电压互感器.

励磁电压互感器对于解决和防治谐振问题非常重要,也可以说是最为有效的手段和方法.变电站电压互感器处于过电压状态时,难以进入深度饱和区,因此也就无法满足谐振匹配参数要求.所以,应当合理地选择电容式电压互感器,利用其良好的伏安特性和不易激发铁磁性能,防治谐振现象发生.同时,还可以在变电站电压互感器开口三角绕组中,适当地加入一定的阻尼.实践中可以看到,该方法应用非常的广泛,而且效果显著.比如,某设备厂生产的微电脑多功能消谐设备,其核心部件就是单片机、晶闸管(具有开关功能),通过电压互感器A和B相供电,并且在互感器三角绕组两端正反两面,分别并联晶闸管.在正常运行过程中和非铁磁谐振过电压影响下,晶闸管被截止,设备处于高阻状态;一旦电网产生谐振,晶闸管就会交替过零触发导通,此时设备处于低阻状态,向电网施加持续阻尼,可以有效消除谐振过电压波.

(2)适当减少并联电压互感器数量.

为了有效防治变电站电压互感器谐振问题,可在同一系统中尽可能地减少并联电压互感器的数量,主要是因为总伏安特性会随并联电压互感器数量增加而降低,而且感抗也会随之变小.在此过程中,电容电流变大,很可能会产生谐振问题.基于此,变电站母线并联运行过程中,投入适量的互感器(投入一台性能良好的互感器即可)对其进行绝缘监视足以;若无法退出,可断开高压侧接地中性点.

抗谐振电压互感器:10KV油浸式电压互感器

(3)串联策略.

①将变电站电压互感器高压侧的中性点、单相电压互感器串接在一起.对于变电站主电压互感器而言,一次线圈为星形接线方式,经零序互感器中性点接地以后,XC/XT≤1,在一定程度上可以有效避免因饱和问题而产生的谐振现象.

②将电压互感器高压侧中性点、电阻之间串接在一起.变电站电压互感器的每一相对地串接电阻,在串联谐振回路中适当地串入电阻,可以在一定程度上增大系统的阻尼系数,同时也可以采用消谐器来实现消除谐振现象.

(4)其他防治谐振的方法.

①可以在母线上适当地加装一些对地电容,使XC/XT≤0.01.当出现谐振问题时,可在变电站的母线上加装适当的电容器,以此来有效增大母线的电容,谐振消除以后,再将电容器切除,这样可以在很大程度上避免过补偿现象发生.

②中性点经消弧线圈接地.采用中性点经消弧线圈接地方式,即在互感器每相励磁电感上适当地并联电感,这样也可以有效避免产生谐振.同时,可以采用一些临时性的方法,比如投入消弧线圈、电容器以及空载线路等,也可以有效消除谐振.

③采用电容式互感器.电容分压器、较低电压等级的电磁互感器,共同构成了电容式电压互感器,这在一定程度上可以有效预防谐振问题发生.

5. 结束语

总而言之,变电站电压互感器谐振问题产生的原因非常复杂,实践中应当立足实际,不断加强思想重视和技术创新,只有这样才能有的放矢、才能有效防治谐振问题、减小损失,确保变电站系统运行的安全可靠性.

参考文献:

[1] 康万银. 10kV电压互感器单相接地与谐振的区别[J]. 中小企业管理与科技:上旬刊,2012(10).

[2] 李建军,曾灿林,李晓翔. 一种铁磁谐振抑制和消除新方法[J]. 价值工程,2013(14).

[3] 张素升,张登宇. 电压互感器谐振分析及抑制措施探讨[J]. 中小企业管理与科技,2013(34).

[4] 刘娅,霍佑军. 一起由10kV电磁式电压互感器引起谐振的原因分析[J]. 城市建设理论研究:电子版,2012(27).

作者简介:金柯屹(1986~),男,助理工程师,本科,研究方向为变电运行及维护、电气设备缺陷及事故处理、数字化变电站的运行及维护.

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