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探究中性点不接地系统产生谐振的原因及采取对策

2020-12-07

魅力中国 2020年17期
关键词:中性点谐振互感器

(国网河南淅川县供电公司,河南 淅川 474450)

在实际工作中遇到的中性点不接地系统产生谐振有一下几个方面。

一、由于系统单相接地故障而引起的谐振

在10KV 中性点不接地系统中,虽然电源侧的中性点不直接接地,但电压互感器的高压侧中性点是接地的,若Ca、Cb、Cc 为各回线路(包括电缆出线和架空线路)三相对地的等值电容,而La、Lb、Lc 则为母线电压互感器的一次侧三个线圈的对地感抗(忽略其线圈电阻)。假设系统发生单相(如A 相)接地时,故障点流过电容电流,未接地的两相相电压升高为线电压,按照规程规定,系统可以继续运行一段时间(不超过两小时),电压互感器B、C 两相的铁心线圈相当于与电容并联,构成了可能产生谐振的并联电路。由于相对地电压升高,有可能使得电压互感器的铁心出现饱和或接近饱和,(特别是系统发生单相间歇性电弧放电)使线圈的感抗变小,电路中出现容抗和阻抗相等的情况,从而产生了并联谐振,此时互感器一次侧的电流最大,这样有可能使电压互感器的高压侧熔断器熔断,或者烧坏电压互感器。此种情况往往在变电所投产初期(线路出线回路少)不是很明显,但随着线路出线回路的增多(各回线路对地的等值电容量增大,容抗增大)出现谐振的情况较多。

二、操作过程中引起的谐振

在10KV 系统中,假定L 是电压互感器一次线圈的电感,C 是各相母线对地电容,由于电压互感器一次中性点是接地,且各相对地电容的一端也是接地的,在正常情况下,三相电容是对称的,但是当断路器向10KV 母线充电时,就存在着以下几种情况:

1.由于合闸瞬间的三相触头不同期性,此时最慢接触的一相在触头间相当于串联上一个电容(如A 相)。当电容的容抗等于互感器的感抗时即产生谐振,但该状态下只是使中央信号装置的电铃响了一下,仪表摆动一下,但随着操作的完成该现象随之消失。

2.由于合闸过程中产生操作过电压(特别是真空断路器),此时假设断路器在合闸操作过程中,A 相出现过电压,则有可能使A 相电压互感器铁心出现饱和,使A 相电压互感器线圈感抗变小,从而三相的总阻抗出现不平衡,使电压互感器的中性点对地电压发生位移现象,从而引起谐振。

3.随意带负荷拉开分支线路隔离刀闸,或带负荷拉开配电变压器的高压跌落保险,造成刀闸间弧光短路而引发谐振。

4.操作程序不规范,未拉开电压互感器高压侧刀闸,电压互感器直接向空母线送电,引起电压互感器铁磁谐振。我局多个变电站在施工验收准备送电是出现过此类现象。

根据谐振的出现原因,来分析我局变电站出现谐振现象的性质:

当主变投入运行,对母线进行充电过程中,先将10KV 电压互感器投入运行,这种情况属于操作不当引起的谐振第4 种情况。10KV 母线发生谐振,电压互感器发出强烈的噪声,开口三角有零序电压产生,三相相电压表指示升高。消除这种情况,可迅速投入一条空载线路,改变谐振条件,故障即会消失。

今年我局在35KV 徐镇变电站技改验收送电时曾经发生过一次谐振现象,10KV 母线恢复送电后电压正常,当10KV 徐镇线送电时,电脑监控屏报10KV 电压互感器3U0 出现零序电压告警,A、C 相指示降低,B 相电压指示升高未超过线电压,A、B、C 三相电压很不稳定且来回波动。当时判断为是由于10KV 线路接地而引起的。断开10KV 徐镇线开关后现象消失,通知线路查线并没有发现有接地现象存在,重新送电又出现该现象。这时检查发现10KV 徐镇线送出后无用电负荷,验收组重新分析讨论原因,我提出可能是徐镇线开关操作机构前期曾更换过,真空开关是否调整好,试验数据是否合格。经过停电试验发现徐镇线开关试验数据不合格,开关根本合不到位,造成接地假象,开关调整试验合格后送电,一切恢复正常。

正确分析了铁磁谐振过电压产生的原因,结合实际运行经验,有针对地提出了以下消谐措施:

1.系统中除在电源侧为了监视绝缘而必须将电压互感器高压侧的中性点接地外,其他的特别是用户的电压互感器尽可能不接地。因为并联电压互感器的台数越多,网络总的励磁特性就越饱和,谐振也就越容易发生。

2.采用励磁性能较好的电压互感器,电压互感器的励磁特性差越好,产生谐振的电容参数范围就越小,谐振发生的概率就越小。

3.提高断路器的检修质量,确保合闸操作的同期性,减少操作过电压

4.对在空载母线的充电中产生的谐振,可以采用先投入空载线路的方法,以改变其谐振的条件。

5.电压互感器二次侧开口三角绕组并联小电阻或接消谐器也可以有效消除谐振,并不影响正常的运行。但是,事故原因是多样的,如果重复谐振或持续时间较长,这种方法仍不能很好的消除谐振。

6.电压互感器高压侧中性点经电阻接地,就可以破坏电网的谐振条件。因此,对于消除谐振有直接作用。单纯从消谐效果来看,中性点电阻愈大愈好,若电阻为无穷大,即电压互感器高压侧中性点不接地,则不会发生谐振;但电阻太大,会使电网单相接地故障时开口三角电压太低,影响接地指示灵敏度。目前使用最多的是在一次侧中性点上串接非线性电阻,它的特点是在正常运行时呈现小电阻配合电压互感器中性点的绝缘,当发生谐振时呈现大电阻消除谐振过电压,消除谐振的能力大大增加。

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