武福　溫鋼　趙海龍　李建新

摘要：在電力系統(tǒng)中，二次消諧裝置對變電站內(nèi)接地諧振故障有重要意義，在變電站內(nèi)發(fā)生接地諧振時，二次消諧負(fù)載電阻經(jīng)常性的熔斷，造成二次消諧裝置告警準(zhǔn)確率不高;本篇論文基于二次消諧裝置的基本原理，對其內(nèi)部二次消諧電阻的二次回路進(jìn)行改進(jìn)與創(chuàng)新，增加對二次消諧電阻的告警及保護(hù)回路，使得二次消諧電阻不易燒壞，提高了二次消諧裝置的告警準(zhǔn)確率。

關(guān)鍵詞：二次消諧裝置;鐵磁諧振;告警準(zhǔn)確率;

1 名詞解釋

PT二次消諧裝置告警準(zhǔn)確率：指系統(tǒng)發(fā)生故障時的告警準(zhǔn)確率和裝置內(nèi)部故障時的告警準(zhǔn)確率。

鐵磁諧振：鐵磁諧振是電力系統(tǒng)自激震蕩的一種形式，是由于變壓器，電壓互感器等鐵磁電感的飽和作用引起的持續(xù)性、高幅值諧振過電壓現(xiàn)象。

2 概述

目前，因鄂爾多斯地區(qū)負(fù)荷的特殊性，夏季雷雨天氣較多的情況下，變電站經(jīng)常發(fā)生諧振，PT二次消諧裝置多次動作后極易燒壞二次消諧負(fù)載電阻，電阻燒壞后裝置無告警信號，電壓無采樣，不易被檢修、運行人員發(fā)現(xiàn)，輕者造成變電站內(nèi)電壓異常，PT保險頻繁燒壞，重則造成PT損壞，全站10kV或者35kV設(shè)備失壓，同時導(dǎo)致重復(fù)檢修等狀況的出現(xiàn)，浪費大量的人力、物力、財力;據(jù)統(tǒng)計，從2018到2021年期間22座變電站共發(fā)生接地諧振308次，二次消諧電阻燒壞162次，PT二次消諧裝置告警準(zhǔn)確率為47%左右，嚴(yán)重影響著變電站的安全穩(wěn)定運行。

3 二次消諧回路基本原理及故障分析

3.1二次消諧回路基本原理

在實際應(yīng)用中，目前現(xiàn)場用消諧裝置內(nèi)部采樣回路與消諧回路為同一回路，基本原理圖如圖3所示，當(dāng)變電站內(nèi)發(fā)生諧振產(chǎn)生諧振電壓U0時，K1閉合，二次消諧負(fù)載電阻R起到二次消諧的作用。

3.2故障分析

在變電站內(nèi)發(fā)生諧振、二次消諧負(fù)載電阻過熱或熔斷時，影響了采樣回路，故裝置里電壓采樣值不顯示，其基本原理如下：

由圖4可以看出，當(dāng)變電站內(nèi)發(fā)生諧振產(chǎn)生諧振電壓U0時，一是二次消諧負(fù)載電阻無保護(hù)回路，導(dǎo)致二次消諧負(fù)載電阻極易熔斷;二是二次消諧電阻熔斷后無相應(yīng)的告警回路，沒有告警信號;這是造成二次消諧裝置告警準(zhǔn)確率低的主要原因。

4 新二次消諧回路基本原理

針對以上兩個主要問題，對目前現(xiàn)場使用的舊裝置進(jìn)行整改與創(chuàng)新，在消諧回路內(nèi)串入自恢復(fù)保險絲，利用自恢復(fù)保險絲的溫度與內(nèi)阻的正比變化特性來對功率電阻進(jìn)行限流保護(hù)，以達(dá)到既可以消諧且不會因過熱而熔斷消諧負(fù)載電阻，同時電壓采樣正常，且能實現(xiàn)消諧負(fù)載電阻熔斷之后輸出告警功能。改進(jìn)后的新二次消諧回路電路基本原理如下圖所示：

K1：固態(tài)繼電器 R：消諧負(fù)載電阻 5Ω （白電阻）F：自恢復(fù)保險絲 I0：保險絲保護(hù)啟動電流T0：保險絲正常溫度

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生鐵磁諧振時，U0處（PT開口三角電壓）升高，裝置的消諧回路開始工作，電流達(dá)到自恢復(fù)保險絲保護(hù)的啟動電流I0時，自恢復(fù)保險絲開始工作，保險絲的溫度與阻值急劇上升，在自恢復(fù)保險絲的阻值上升時，隨著阻值增大，電流開始下降。當(dāng)電流下降到保險絲保護(hù)電流以下時，保險絲的溫度T0進(jìn)入冷卻階段直到正常，此時阻值恢復(fù)正常。如果PT開口三角電壓依然很高，則保險絲進(jìn)入下一輪的啟動。利用自恢復(fù)保險絲的溫度、電阻和延時特性，增加了T1+T2緩沖時間，使得負(fù)載電阻R有額外的冷卻時間，保證R不會被過熱擊毀。另裝置內(nèi)部安裝雙刀雙擲繼電器回路對白電阻進(jìn)行定時巡檢，若消諧負(fù)載電阻過熱熔斷，則通過繼電器輸出裝置異常告警信號到公用測控屏，方便維護(hù)。 變電站內(nèi)發(fā)生諧振產(chǎn)生諧振電壓U0前饋控制的基本原理是測取進(jìn)入過程的干擾（包括外界干擾和設(shè)定值變化），并按其信號產(chǎn)生合適的控制作用去改變操縱變量，使受控變量維持在設(shè)定值上。其特點是在偏差量出現(xiàn)之前，直接給出預(yù)先已知的指令，讓控制器開始作用，這樣就可以提高系統(tǒng)的響應(yīng)特性和跟蹤性能。

5 自恢復(fù)保險絲工作時序

本次回路設(shè)計時創(chuàng)新的使用了自恢復(fù)保險絲，既能起到對二次消諧負(fù)載電阻的保護(hù)，又能實現(xiàn)二次消諧回路出現(xiàn)故障后的告警，自恢復(fù)保險絲是回路能否正常運行的關(guān)鍵，因此本文對自恢復(fù)保險絲的特性進(jìn)行了試驗與分析，如下圖所示：

t0：保險絲過流保護(hù)啟動時間 t1：保護(hù)啟動后冷卻時間（快速冷卻） t2：保險絲完成冷卻開始重新工作（緩慢恢復(fù)）

6 PCB電路板制作與現(xiàn)場試驗

6.1 PCB電路板制作

筆者根據(jù)新二次消諧回路基本原理圖繪制了PCB原理圖及電路板的制作，制作后電路如圖所示：

6.2 現(xiàn)場試驗

筆者對制作完成的二次消諧回路進(jìn)行現(xiàn)場測試，一是模擬諧振故障，看二次消諧負(fù)載電阻是否熔斷，二是拔掉二次消諧負(fù)載電阻，看裝置是否輸出告警信號，測試結(jié)果表所示：

7 結(jié)論

由實驗結(jié)果表明作者設(shè)計的新二次回路消諧回路自主創(chuàng)新，使用自恢復(fù)保險絲，給二次消諧負(fù)載電阻增加了保護(hù)功能，并實現(xiàn)了在消諧負(fù)載電阻熔斷情況下的告警功能，成功的解決了二次消諧裝置告警準(zhǔn)去率低的問題，并在2020到2021年逐步在系統(tǒng)內(nèi)變電站推廣使用，極大的降低了變電站的安全風(fēng)險，取得了良好的效果，極具推廣價值。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王帆.一、二次消諧裝置原理分析探討[J].硅谷，2014，7（19）

[2] 劉明明，許紅燕.二次消諧裝置動作信號回路的改進(jìn)完善[J].電世界，2020，61（02）.