〔內(nèi)容摘要〕10kV配電網(wǎng)兩種消諧措施的分析比較曾建忠(福建晉源發(fā)電廠晉江362246)〔摘要〕針對(duì)10kV不接地系統(tǒng)中電壓互感器鐵芯飽和引起的工頻位移過(guò)電壓和鐵磁諧振過(guò)電壓,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),分析討論在實(shí)際應(yīng)用中采用開(kāi)口三角形繞組兩端接消諧器進(jìn)行消諧的優(yōu)越性和局限性,提出利用電壓互感器高壓側(cè)中性點(diǎn)接消諧器可以彌補(bǔ)其不足,最終解決電壓互感器高壓熔絲經(jīng)常熔斷的問(wèn)題。
〔關(guān)鍵詞〕鐵磁諧振 消諧器 低頻飽和電流
在10kV中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中,往往由于電磁式電壓互感器(簡(jiǎn)稱(chēng)壓變)鐵芯飽和而引起工頻位移過(guò)電壓和鐵磁諧振過(guò)電壓(通稱(chēng)為壓變飽和過(guò)電壓),造成壓變高壓熔絲熔斷,甚至使壓變燒損。限制這種過(guò)電壓的措施是多種多樣的,較普遍的是采用在壓變二次側(cè)開(kāi)口三角形繞組兩端接消諧器的方法,以及近年來(lái)采用的在壓變一次側(cè)中性點(diǎn)對(duì)地接消諧電阻的方法,這兩種消諧措施各具特點(diǎn),應(yīng)因地制宜,合理選用。
1 壓變開(kāi)口三角形繞組兩端接消諧器的消諧方法
1.1原理
對(duì)這種壓變飽和過(guò)電壓,通常是在壓變二次側(cè)開(kāi)口三角形繞組兩端接入阻尼電阻Ro,相當(dāng)于在壓變高壓側(cè)Yo結(jié)線繞組上并聯(lián)一個(gè)電阻,而這一電阻只有在電網(wǎng)有零序電壓時(shí)才出現(xiàn),正常運(yùn)行時(shí),零序電壓繞組所接的Ro不會(huì)消耗能量。Ro值越小,在壓變勵(lì)磁電感L上并聯(lián)電阻就越小,當(dāng)Ro小于一定值時(shí),網(wǎng)絡(luò)三相對(duì)地參數(shù)基本上由等值電阻決定,這時(shí)由壓變飽和而引起電感的減小不會(huì)明顯引起電源中性點(diǎn)位移電壓。當(dāng)Ro=0,即將開(kāi)口三角形繞組短接,則壓變?nèi)嚯姼兄稻妥兂陕└?,三相相等,壓變飽和過(guò)電壓也就不存在了。但當(dāng)電網(wǎng)內(nèi)發(fā)生單相接地時(shí),壓變開(kāi)口三角形繞組兩端會(huì)出現(xiàn)100V的工頻零序電壓,這樣阻尼電阻的容量就要求足夠大,當(dāng)阻尼電阻太小,一方面電阻本身可能因過(guò)熱而燒壞,另一方面,壓變也可能因電流過(guò)大而燒損,所以現(xiàn)在變電站一般采用微電腦多功能消諧裝置。當(dāng)判斷為存在工頻位移過(guò)電壓或鐵磁諧振過(guò)電壓后,單片機(jī)就進(jìn)行消諧程序,發(fā)出高頻脈沖群,使反并在開(kāi)口三角形繞組兩端的兩只晶閘管交替過(guò)零觸發(fā)導(dǎo)通,將開(kāi)口三角形繞組短接(若系統(tǒng)發(fā)生單相接地,則不起動(dòng)消諧裝置),使壓變飽和過(guò)電壓迅速消除。由于短接時(shí)間極短,故不會(huì)給壓變帶來(lái)負(fù)擔(dān)。
1.2優(yōu)點(diǎn)
采用微電腦多功能消諧裝置,來(lái)消除壓變飽和過(guò)電壓效果良好,且一個(gè)系統(tǒng)通常只要接一臺(tái)消諧器即可起到消諧作用。如晉江市110kV青陽(yáng)變電站和晉源電廠網(wǎng)控站每段10kV母線各裝設(shè)了一套WNX-Ⅲ-10型微電腦多功能消諧裝置,電網(wǎng)運(yùn)行正常,基本上消除了由于壓變飽和過(guò)電壓引起壓變高壓熔絲熔斷現(xiàn)象。
1.3局限性
隨著青陽(yáng)變電站10kV配電網(wǎng)的不斷擴(kuò)大,尤其是新建了4座10kV開(kāi)閉所,電力電纜比例顯著增大,新建開(kāi)閉所在投運(yùn)初期,當(dāng)線路發(fā)生接地故障時(shí),有的開(kāi)閉所壓變的高壓熔絲仍經(jīng)常發(fā)生熔斷,如有一次線路單相接地,曾井和青華兩座開(kāi)閉所壓變高壓熔絲熔斷5根。晉源電廠由于機(jī)組擴(kuò)建,新增兩臺(tái)1500kW汽輪發(fā)電機(jī)組,并分別用電纜接到網(wǎng)控站主變負(fù)荷側(cè)10kVⅢ、Ⅳ母線上,因是直配電機(jī),每臺(tái)發(fā)電機(jī)出口對(duì)地各并聯(lián)一組BWF10.5-12-1W型防雷電容器。兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行小時(shí)數(shù)加起來(lái)不足5000h,然而其出口壓變高壓熔絲熔斷就有10根。
在中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)中,電磁式壓變高壓熔絲熔斷,并不一定都是由于壓變飽和過(guò)電壓引起的。當(dāng)電網(wǎng)對(duì)地電容3Co較大,而電網(wǎng)間歇接地或接地消失時(shí),健全相Co中貯存的電荷將重新分配,它將通過(guò)中性點(diǎn)接地的壓變Lp形成放電回路,構(gòu)成低頻振蕩電壓分量,促使壓變飽和,形成低頻飽和電流。它在單相接地消失后1/4~1/2工頻周期內(nèi)出現(xiàn),電流幅值可遠(yuǎn)大于分頻諧振電流(分頻諧振電流約為額定勵(lì)磁電流的百倍以上),頻率約2~5Hz。由于低頻飽和電流具有幅值高、作用時(shí)間短的特點(diǎn),在單相接地消失后的半個(gè)周波即可熔斷熔絲。