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        電壓互感器保護(hù)技術(shù)應(yīng)用研究

        2017-08-30 00:17:22山西省晉城市晉煤集團(tuán)供電分公司技術(shù)部李志強(qiáng)
        電子世界 2017年15期
        關(guān)鍵詞:鐵磁中性點(diǎn)零序

        山西省晉城市晉煤集團(tuán)供電分公司技術(shù)部 李志強(qiáng)

        電壓互感器保護(hù)技術(shù)應(yīng)用研究

        山西省晉城市晉煤集團(tuán)供電分公司技術(shù)部 李志強(qiáng)

        本文針對(duì)某35kV變電站PT經(jīng)常燒毀的原因進(jìn)行了分析,并提出一些解決措施,并在現(xiàn)場(chǎng)成功實(shí)施,取得了良好的效果。

        電壓互感器;涌流;PT保護(hù)

        1 引言

        晉煤集團(tuán)某35KV變電站屬于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng),電源進(jìn)線來(lái)自上級(jí)110kV變電站,35kV系統(tǒng)母線采用單母分段接線,母線PT采用電磁式電壓互感器,雷雨天氣,系統(tǒng)發(fā)生接地后,常發(fā)生由于接地造成的電壓互感器燒毀現(xiàn)象。對(duì)供電設(shè)備造成嚴(yán)重威脅,影響煤礦供電系統(tǒng)的安全。

        電磁式電壓互感器具有非線性電磁特性,鐵心電感在磁路飽和的作用下激發(fā)鐵磁諧振,產(chǎn)生高頻、工頻、低頻諧振過(guò)電壓。當(dāng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)接地故障消失后,由于系統(tǒng)電容電流需通過(guò)電磁式電壓互感器釋放能量導(dǎo)致PT流過(guò)大能量涌流以及低頻振蕩電流。這些都可能造成電壓互感器熔斷器燒毀或者電壓互感器本身燒毀問(wèn)題,嚴(yán)重危害電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

        針對(duì)引起PT故障的原因,本文提出一種解決方案,在PT一次側(cè)的中性點(diǎn)通過(guò)碳化硅并聯(lián)真空開(kāi)關(guān)接地、二次側(cè)通過(guò)控制器智能控制可控硅短路PT零序繞組激發(fā)補(bǔ)償勵(lì)磁阻抗,有效的保護(hù)PT的正常運(yùn)行。

        2 PT燒毀原因分析

        2.1 涌流

        對(duì)于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng),當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí),故障點(diǎn)流過(guò)電容電流,未接地的兩相相電壓升高√3倍。但是,一旦接地故障點(diǎn)消除,非接地相在接地故障期間已充的線電壓電荷只能通過(guò)PT高壓線圈經(jīng)其自身的接地點(diǎn)流入大地,在這一瞬間電壓突變過(guò)程中,PT高壓線圈的非接地兩相的勵(lì)磁電流就要突然增大甚至飽和,導(dǎo)致健全相的PT燒毀及PT高壓限流熔斷器熔斷的事故發(fā)生,這也是在現(xiàn)行的電力系統(tǒng)中3-35KV的PT頻繁發(fā)生事故的主要原因。如圖1所示。

        圖1

        2.2 低頻振蕩

        當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地,故障消失時(shí),由于接地點(diǎn)的斷開(kāi),系統(tǒng)電容電流釋放通道被斷開(kāi)。而PT中性點(diǎn)成為電荷釋放的唯一通道,PT的涌流導(dǎo)致PT嚴(yán)重飽和,從而使PT產(chǎn)生低頻振蕩。在低頻諧振時(shí)流過(guò)PT的電流最大,勵(lì)磁阻抗明顯降低,勵(lì)磁電流顯著升高,導(dǎo)致PT熔絲熔斷嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致PT燒毀。

        2.3 其它原因

        1)單只PT飽和特性合格,但三只PT飽和特性不匹配也會(huì)影響PT正常運(yùn)行。三只PT不同混裝也是PT燒毀的原因之一。

        2)打雷引起的雷電過(guò)電壓也易引起PT燒毀。

        3 PT保護(hù)解決方案

        1)選擇選線準(zhǔn)確率高小電流選線裝置。系統(tǒng)發(fā)生單相接地后,如果不能及時(shí)選擇出接地線路,接地時(shí)間長(zhǎng),使PT長(zhǎng)時(shí)間在接地狀態(tài)下運(yùn)行過(guò)流發(fā)熱,導(dǎo)致保險(xiǎn)斷、燒毀事故。因此可靠的選線裝置是保護(hù)PT的有效措施之一。

        2)原有三只PT不是同一廠家,型號(hào)不同,調(diào)整原有PT為同一廠家生產(chǎn);另外,提高PT飽和特性,應(yīng)選擇飽和點(diǎn)比較高的,防止接地時(shí)因相電壓上升到線電壓,普通電壓互感器飽和點(diǎn)過(guò)低而導(dǎo)致PT保險(xiǎn)斷、PT燒毀的事故。

        3)打雷引起PT保險(xiǎn)斷、PT燒毀的現(xiàn)象。更換架空線路戶外避雷及進(jìn)線柜避雷器,方波電流為800A /2ms,PT柜內(nèi)避雷器更換普通母線避雷器為大容量吸收器。大容量吸收器利用氧化鋅的物理特性,處理速度達(dá)到納秒級(jí),局部限制單相接地、雷擊過(guò)電壓產(chǎn)品的危害,吸收能量大(3200A/2ms),吸收母線過(guò)電壓對(duì)PT的影響。

        4)電壓互感器一次系統(tǒng)保護(hù)措施。電壓互感器中性點(diǎn)一次消諧器旁邊并聯(lián)一個(gè)真空開(kāi)關(guān)進(jìn)行接地,系統(tǒng)正常情況下,真空開(kāi)關(guān)K閉合,旁路一次消諧器(SiC),中性點(diǎn)直接接地,中性點(diǎn)電壓不偏移,系統(tǒng)測(cè)量保護(hù)所需電壓正常,不會(huì)因中性點(diǎn)電壓偏移造成的測(cè)量和保護(hù)電壓不準(zhǔn)確現(xiàn)象。系統(tǒng)發(fā)生接地或電壓互感器發(fā)生鐵磁諧振或時(shí),電壓互感器中性點(diǎn)發(fā)生偏移,互感器開(kāi)口三角產(chǎn)生零序電壓,互感器高壓繞組產(chǎn)生零序電流??刂葡到y(tǒng)發(fā)出命令使真空開(kāi)關(guān)斷開(kāi)將一次消諧器投入,抑制系統(tǒng)產(chǎn)生的諧振,系統(tǒng)接地故障消失后,真空開(kāi)關(guān)延時(shí)閉合,抑制高壓側(cè)繞組產(chǎn)生的涌流。如圖2所示。

        圖2 電壓互感器一次系統(tǒng)保護(hù)措施

        5)電壓互感器二次保護(hù)措施。電力系統(tǒng)中,由于電壓互感器的非線性電感與線路對(duì)地電容的匹配而引起鐵磁諧振過(guò)電壓,威脅電力系統(tǒng)的運(yùn)行,嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起電壓互感器(PT)的爆炸、熔斷器熔斷,造成事故。目前使用的二次消諧絕大多數(shù)是分頻消諧,這些裝置的原理均是采用模擬選頻的原理,功能單一,只對(duì)單一頻率的諧振有效。本項(xiàng)目采用全頻0-300HZ消諧。

        全頻0-300HZ的二次消諧器將微機(jī)技術(shù)用于電網(wǎng)消諧,利用計(jì)算機(jī)快速、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)處理能力實(shí)現(xiàn)傅立葉分析,其選頻準(zhǔn)確。通過(guò)對(duì)PT三相電壓及開(kāi)口三角電壓的采集,對(duì)電網(wǎng)諧振時(shí)的各種頻率成份能快速分析,準(zhǔn)確地辨出是:?jiǎn)蜗嘟拥?、過(guò)渡過(guò)程、電網(wǎng)諧振。如果是諧振,根據(jù)不同頻率,計(jì)算機(jī)發(fā)出不同的指令使不同的消諧電路投入,實(shí)現(xiàn)快速消諧。工作過(guò)程是:若發(fā)生鐵磁諧振,電壓互感器飽和,高壓繞組將產(chǎn)生零序電流,二次側(cè)開(kāi)口三角兩端感應(yīng)出零序電壓,控制器發(fā)出指令投入二次消諧電阻,產(chǎn)生零序電流進(jìn)行二次消諧。實(shí)際應(yīng)用中,利用可控硅,在發(fā)生諧振時(shí),由CPU采集數(shù)據(jù),超過(guò)正常電壓值后使可控硅導(dǎo)通,使諧振瞬間消除。諧振消失后,可控硅又恢復(fù)阻斷狀態(tài)。如圖3所示。

        圖3 電壓互感器二次系統(tǒng)保護(hù)措施

        4 結(jié)語(yǔ)

        上述提到的各種措施在晉煤某變電站進(jìn)行了實(shí)施,經(jīng)過(guò)三年多的運(yùn)行,尤其是經(jīng)歷了三個(gè)雷雨季節(jié),運(yùn)行狀態(tài)良好,未發(fā)生一次由于接地造成的PT燒毀現(xiàn)象。

        [1]張津偉.電壓互感器鐵磁諧振原因分析及對(duì)策[J].寧夏電力,2010.

        [2]鄒永志.10KV-35KV系統(tǒng)電壓互感器因鐵磁諧振導(dǎo)致燒損的原因分析及應(yīng)對(duì)措施[J].高新技術(shù),2010.

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