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电压互感器与消谐装置

发表时间:2017/12/21  浏览次数:1161  
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消谐器是保护电压互感器一次侧的阻尼器件,用来消谐电网中的谐振。

1、消谐器用途

6~35kV中性点不接地电网中的电磁式电压互感器(以下简称PT),当母线空载或出线较少时,因合闸充电或在运行时接地故障消除等原因的激发,会使电压互感器过饱和,则可能产生铁磁谐振过电压。出现相对地电压不稳定,接地指示误动作,PT高压保险丝熔断等异常现象,严重时会导致PT烧毁,继而引发其它事故。这种情况就需要安装消谐器。

消谐器原理其本质是一种高容量非线性电阻器,起阻尼与限流的作用。可以起到良好的限制电压互感器铁磁谐振的效果。 如果6~35kV电网中性点不接地,母线上Y0接线的TV一次绕组,成为该电网对地唯一金属性通道。电网对地电容通过TV一次绕组有一个充放电的过渡过程。试验测得此时常常有最高幅值达数安培的工频半波涌流通过TV,此电流有可能将TV高压熔丝熔断。而安装了消谐器后,这种涌流将得到有效抑制,高压熔丝不再因为这种涌流而熔断。

2、消谐器现状

目前市场上的消谐器主要为LXQ系列(也有部分厂家为RXQ)。作为一种新型号的消谐器LXQ。L代表裸露,XQ代表消谐。裸露的消谐器具有体积小,尤其适合在开关柜中安装。

消谐器主要材料为SiC,使用金属连接件进行连接。早期消谐器采用铝材进行连接,由于铝熔点比较低,容易软化变形,现在已经基本被铜材料取代。

LXQ型消谐器接线图

消谐器主要参数有:通过0.5mAp的电压及阻值,通过5mAp的电压及阻值,通流能力,功率,两端限制电压等。其中最重要的是通流能力,设计时必须考虑配合PT的中性点绝缘及PT高压熔丝容量进行选型。

3、安装方式

LXQ型消谐器体积较小,可以采用垂直方式,也可以采用水平方式安装,接线图见图1。

4、主要型号

主要型号有LXQII-10(6)、LXQ(D)II-10(6)、LXQII-35kV、LXQ(D)II-35kV等

电压互感器接线加装消谐器的作用

在了解电压互感器消中性点谐器的作用之前,我们不妨先探讨一下电力系统的中性点运行方式。在三相交流电力系统中,作为供电电源的发电机和变压器的中性点,有三种运行方式:一种是电源中性点不接地;一种是电源中性点经消弧线圈接地;一种是电源中性点直接接地。前两种合称为中性点非有效接地,或小电流接地系统,后一种中性点直接接地称为中性点有效接地,或大电流接地。

1、电源中性点不接地电力系统(3-63 kV系统大多数采用电源中性点不接地运行方式)。电源中性点不接地系统发生单相接地时,如C相单相接地,那么完好的A、B两相对地电压都由原来的相电压升高到线电压,即升高为原对地电压的倍,C相接地的电容电流为正常运行时每相对地电容电流的3倍。当发生一相接地时,三相用电设备的正常工作未受到影响,因为线路的线电压无论相位和量值均未发生变化,因此三相用电设备仍然照常运行。但电力部门只允许运行2小时,因为一旦另一相又发生接地故障时,就形成两相接地短路,产生很大的短路电流,可能损坏线路设备。

2、电源中性点经消弧线圈接地的电力系统。在中性点不接地的电力系统中,有一种情况比较危险,即在一相接地时,如果接地电流较大,将出现断续电弧,这可使线路发生电压谐振现象,在线路上形成一个R-L-C的串联谐振电路,从而使线路上出现危险的过电压(可达相电压的2.5-3倍),导致线路上绝缘薄弱地点的绝缘击穿。为防止一相接地时接地点出现断续电弧,引起过电压,规程规定,在单相接地电容电流大于一定值的电力系统中(3-10kV电网中接地电容电流大于30A),电源中性点必须采用经消弧线圈接地的运行方式。经消弧线圈接地系统,发生一相接地故障时暂时允许运行2小时,在一相接地时,其它两相对地电压要升高到线电压,即升高为原对地电压的倍。

3、电源中性点直接接地的电力系统,此系统一般适用于110kV及以上高压系统,在此暂不讨论。

以上三种运行方式和电压互感器柜中加装一次消谐器又有什么关系呢?可从以下几个方面理解:

1、电力系统为中性点经消弧线圈接地,此系统已考虑到消弧接地(如上述第二条所述),在系统的电压互感器中,Yo接线可不考虑加装一次消谐器。

2、我们一般指PT柜加装消谐器,是指安装在6-35kV电磁式电压互感器(简称压变)一次绕阻Yo结线中性点与地之间的非线性电阻器,起阻尼与限流的作用。在6-35kV发电、变电站,我们经常碰到的是电网中性点不接地,其母线上的Yo接线的电磁式压变一次绕组,成为中性点不接地电网对地的唯一金属通道,电网相对地电容的充、放电途径 必然通过压变一次绕组。这种慢变过程使压变铁芯深度饱和,当电网接地消失时,压变一次绕组中会出现数安培幅值的涌流,将压变0.5A高压熔丝熔断。即使这种涌流尚未达到熔断器的熔断值,但仍超过电压互感器额定电流,长时间处于过电流状态下运行的电压互感器会被烧毁,继而引发其他事故。选用一次消谐器,这种现象就不会发生。当单相接地电容电流小于一定的值时,不会在压变一次绕组中出线较大的涌流,对压变和高压熔丝无任何影响,从经济和产品成本的角度考虑,可以不装消谐器。如果顾客提出要求,在电压互感器一次侧加装消谐器会给设备运行增加一层防护。

3、在工程设计中经常遇到用户要求在压变柜的互感器二次侧加装二次消谐器,如我公司SCD-XX系列微机消谐器,其工作原理为:对PT开口三角电压(即零序电压)进行循环检测。正常工作情况下,该电压小于30V,装置内的大功率消谐元件(可控硅)处于阻断状态,对系统无任何影响。当PT开口三角电压大于30V时,说明系统发生故障,装置开始对开口三角电压进行数据采集,通过数字测量、滤波、放大等数字信号处理技术,然后对数据进行分析、计算,判断出当前的故障状态。如果出现某种频率的铁磁谐振,CPU立即启动消谐电路(使可控硅导通),让铁磁谐振在强大的阻尼下迅速消失。利用微机消谐器可实现自动跟踪和自动调谐,并能追忆、报警、自动打印和信号传送,满足无人值班变电所的需求。 在这种情况下,压变一次侧无需再配一次微机消谐装置。另外,现在有些电压互感器(如JSZF-6、10型),互感器本身已带防铁磁谐振线圈,还有些电压互感器为电容式电压互感器,在设计中不需要加消谐器。

4、提到压变加装一次消谐器,不要误认为只要是PT柜就加装,因为在2PT柜中,电压互感器为V-V接线,主要用于计量、测量、绝缘监测,这里不存在中性点接地的问题(不可能有电网相对地电容的充、放电途径),不需要加装消谐器。

5、在有些工程设计中,用户根据现场电网的实际情况,在母线侧已接入一定大小的电容器,使线路的容性阻抗(Xc)与感性阻抗(XL)的比值小于0.01,可避免谐振,在此配电系统中,电压互感器中性点也无需加装消谐器。

总之,在PT中性点加装消谐器,要根据电力网的具体情况和运行方式区分对待,不要盲目地增加,设计增加一次消谐器注意区分半绝缘电压互感器和全绝缘电压互感器所选用的一次消谐器型号不同。



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