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在10kV中性點不接地系統(tǒng)中，往往由于電磁式電壓互感器(簡稱壓變)鐵芯飽和而引起工頻位移過電壓和鐵磁諧振過電壓(通稱為壓變飽和過電壓)，造成壓變高壓熔絲熔斷，甚至使壓變燒損。限制這種過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)開口三角形繞組兩端接消諧器的方法，以及近年來采用的在壓變一次側(cè)中性點對地接消諧電阻的方法，這兩種消諧措施各具特點，應(yīng)因地制宜，合理選用。 1 壓變開口三角形繞組兩端接消諧器的消諧方法
1.1 原理
對這種壓變飽和過電壓，通常是在壓變二次側(cè)開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)一個電阻，而這一電阻只有在電網(wǎng)有零序電壓時才出現(xiàn)，正常運行時，零序電壓繞組所接的Ro不會消耗能量。Ro值越小，在壓變勵磁電感L上并聯(lián)電阻就越小，當(dāng)Ro小于一定值時，網(wǎng)絡(luò)三相對地參數(shù)基本上由等值電阻決定，這時由壓變飽和而引起電感的減小不會明顯引起電源中性點位移電壓。當(dāng)Ro=0，即將開口三角形繞組短接，則壓變?nèi)嚯姼兄稻妥兂陕└校嘞嗟龋瑝鹤冿柡瓦^電壓也就不存在了。但當(dāng)電網(wǎng)內(nèi)發(fā)生單相接地時，壓變開口三角形繞組兩端會出現(xiàn)100 V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熱而燒壞，另一方面，壓變也可能因電流過大而燒損，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電壓或鐵磁諧振過電壓后，單片機就進行消諧程序，發(fā)出高頻脈沖群，使反并在開口三角形繞組兩端的兩只晶閘管交替過零觸發(fā)導(dǎo)通，將開口三角形繞組短接(若系統(tǒng)發(fā)生單相接地，則不起動消諧裝置)，使壓變飽和過電壓迅速消除。由于短接時間極短，故不會給壓變帶來負擔(dān)。
1.2 優(yōu)點
采用微電腦多功能消諧裝置，來消除壓變飽和過電壓效果良好，且一個系統(tǒng)通常只要接一臺消諧器即可起到消諧作用。如晉江市110 kV青陽變電站和晉源電廠網(wǎng)控站每段10 kV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)運行正常，基本上消除了由于壓變飽和過電壓引起壓變高壓熔絲熔斷現(xiàn)象。
1.3 局限性
隨著青陽變電站10 kV配電網(wǎng)的不斷擴大，尤其是新建了4座10 kV開閉所，電力電纜比例顯著增大，新建開閉所在投運初期，當(dāng)線路發(fā)生接地故障時，有的開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，曾井和青華兩座開閉所壓變高壓熔絲熔斷5根。 晉源電廠由于機組擴建，新增兩臺1 500 kW汽輪發(fā)電機組，并分別用電纜接到網(wǎng)控站主變負荷側(cè)10kVⅢ、Ⅳ母線上，因是直配電機，每臺發(fā)電機出口對地各并聯(lián)一組BWF10.5-12-1W型防雷電容器。兩臺發(fā)電機組運行小時數(shù)加起來不足5000 h，然而其出口壓變高壓熔絲熔斷就有10根。
在中性點不接地電網(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電壓引起的。當(dāng)電網(wǎng)對 地電容3Co較大，而電網(wǎng)間歇接地或接地消失時，健全相Co中貯存的電荷將重新分配，它將通過中性點接地的壓變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)，電流幅值可遠大于分頻諧振電流(分頻諧振電流約為額定勵磁電流的百倍以上)，頻率約2～5Hz。由于低頻飽和電流具有幅值高、作用時間短的特點，在單相接地消失后的半個周波即可熔斷熔絲。
2 壓變中性點接消諧電阻的消諧方法
采用壓變中性點裝設(shè)電阻Ro既能抑制低頻飽和電流，同時也能起到消除壓變飽和過電壓的作用。青陽配電網(wǎng)幾座10 kV開閉所采用壓變高壓線圈中性點接LXQ-10型消諧器后效果良好。1999年夏天14號強臺風(fēng)造成線路頻繁接地，而這幾座開閉所的壓變高壓熔絲卻安然無恙。晉源電廠汽輪發(fā)電機出口壓變高壓側(cè)中性點在裝設(shè)了同型號的消諧器后，至今壓變高壓熔絲只熔斷過一次。 圖1 電網(wǎng)單相接地時電流的分布
2.1 原理
電網(wǎng)單相接地時電流的分布如圖1所示。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，故障點會流過電容電流，未接地相(A、B)的電壓升高到線電壓，其對地電容Co上充以與線電壓相應(yīng)的電荷。在接地故障期間，此電荷產(chǎn)生的電容電流，以接地點為通路，在電源-導(dǎo)線-大地間流通。由于壓變的勵磁阻抗很大，其中流過的電流很小。一旦接地故障消失，這時電流通路被切斷，而非接地相必須由線電壓瞬間恢復(fù)到正常相電壓水平。
但是，由于接地故障已斷開，非接地相在接地期間已經(jīng)充電至線電壓下的電荷，就只有通過壓變高壓繞組，經(jīng)其原來接地的中性點進入大地。在這一瞬變過程中，壓變高壓繞組中將會流過一個幅值很高的低頻飽和電流，使壓變鐵芯嚴重飽和。實際上，由于接地電弧熄滅的時刻不同，即初始相位角不同，故障的切除不一定都在非接地相電壓達最大值這一嚴重情況下發(fā)生。因此，不一定每次單相接地故障消失時，都會在壓變高壓繞組中產(chǎn)生大的涌流。而且低頻飽和電流的大小，還與壓變伏安特性有很大關(guān)系，壓變鐵芯越容易飽和，該飽和電流就越大，高壓熔絲就越易熔斷。如青陽配電網(wǎng)早期建設(shè)的公園10 kV開閉所在類似上述接地故障情況下，其壓變高壓熔絲一直就沒有熔斷過。
在上述情況下，若在壓變高壓繞組中性點接入一個足夠大的接地電阻，在單相故障消失時，低頻飽和各電流經(jīng)過電阻Ro后進入大地，由于大部分壓降加在電阻上，從而大大抑制了低頻飽和電流，使壓變高壓熔絲不易熔斷；同時由于在零序電壓回路串聯(lián)的這個電阻Ro，使壓變飽和過電壓的大部分電壓降落在電阻Ro上，從而避免了鐵芯飽和，限制了壓變飽和過電壓的發(fā)生。
2.2 Ro阻值的選擇
Ro的數(shù)值若選用太小，相當(dāng)于沒有增加零序電阻，限制壓變飽和過電壓的作用不大。從阻尼的角度來看電阻值愈大愈好，若Ro→∞，即壓變高壓側(cè)繞組中性點變?yōu)榻^緣了，壓變的電感量不參與零序回路，也就不存在壓變飽和過電壓。但Ro太大，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)單相接地時，大部分零序電壓降在Ro上，會使開口三角形電壓太低(電網(wǎng)對地電壓在壓變勵磁電感Lp與Ro間分壓)，影響接地指示靈敏度和保護裝置正常動作。從大量的試驗中得出：6～10 kV電網(wǎng)，Ro可取30～50kV變電所接地報警啟動電壓一般整定為15～30V，按開口三角形電壓不小于80 V來考慮，根據(jù)有關(guān)專家實驗得知當(dāng)Ro為30～50 kVXQ型消諧器的電阻元件是用SIC為基料經(jīng)高溫氫氣爐焙燒而成，消諧器由多個電阻元件并、串聯(lián)組成。其電阻值是非線性的，在電網(wǎng)正常運行時，消諧器上電壓不高，呈高阻值(約為0.5 M?,使諧振在起始階段不易發(fā)生；當(dāng)電網(wǎng)單相接地時，消諧器上電壓較高(10 kV電網(wǎng)，消諧器上電壓為1.7～1.8 kV)，電阻呈低值(10 kV電網(wǎng)的消諧電阻降到數(shù)萬歐姆)，可滿足壓變開口三角形電壓不小于80 V的要。LXQ型消諧器在大電流(數(shù)百毫安)通過時，電阻發(fā)熱，因其沒有瓷套，熱量迅速擴散，基本能夠滿足弧光接地對Ro熱容量的要求。
2.3 局限性
由于電網(wǎng)的復(fù)雜性，各配網(wǎng)電容電流大小、線路故障性質(zhì)、壓變伏安特性以及消諧器的運行環(huán)境等情況有所不同，難以保證在壓變中性點裝設(shè)消諧器后設(shè)備萬無一失，尤其是當(dāng)間歇電弧接地持續(xù)時間較長時，個別消諧電阻將因過熱而損壞，從而引起高壓熔絲熔斷，甚至壓變燒損。所以消諧電阻的熱容量有待進一步提高。
在壓變開口三角形繞組兩端接微電腦消諧器能夠抑制壓變飽和過電壓，且一個系統(tǒng)一般只要接一臺就可以，但它有一定 局限性，無法抑制低頻飽和電流，適用于電網(wǎng)較小、對地電容不大的場合。而在壓變高壓繞組中性點接消諧電阻既能消除壓變飽和過電壓和抑制低頻飽和電流，防止高壓熔絲熔斷，同時只要阻值選擇適當(dāng)，就不影響壓變的正常運行，但每一臺壓變都必須裝設(shè)(尤其是較易發(fā)生鐵芯飽和的壓變)，適用于電網(wǎng)較大、對地電容較大的場合。所以在實際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)實際情況，合理選用一種或各種消諧裝置配合使用，如有必要還應(yīng)配合其它方法，以達到最佳消諧效果，保證設(shè)備的正常運行。
