電壓互感器消諧措施的選擇

摘要：長期以來，石河子電網6～35 kV系統(tǒng)均采用不接地運行方式。這種運行方式在系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，允許一定的時間內帶故障運行，因而大大提高了系統(tǒng)的供電可靠性。隨著區(qū)域電網的超前發(fā)展，系統(tǒng)對地電容也迅速增大。在系統(tǒng)發(fā)生某些擾動時，極易引發(fā)系統(tǒng)內電磁式電壓互感器的飽和，激發(fā)諧振過電壓，導致系統(tǒng)接地電壓互感器（TV）高壓保險熔斷燒毀，嚴重時出現設備閃絡跳閘。根據本地區(qū)電網的實際情況，選擇了不同的措施來抑制由于TV飽和引起的諧振過電壓。 

1 TV三角形開口裝設消諧電阻
 　　由110/35 kV紫泥泉變電站35 kV設備，35 kV紅溝變電站及石場變電站的35 kV設備，以及它們之間的35 kV聯絡線（紫紅線：20 km，紫石線：8 km）組成局部的35 kV系統(tǒng)，其所帶的負荷常年在較低水平，自建成后，頻繁發(fā)生諧振，每年都有數個35 kV TV噴油燒毀，損失慘重。嚴重威脅著電網的安全運行。經由分析該系統(tǒng)發(fā)生分頻諧振的區(qū)域為 　　XC0/XL = 0.01～0.08 （1） 　　發(fā)生基波諧振的區(qū)域為 　　XC0/XL = 0.08～0.5 （2） 　　式中 XC0——系統(tǒng)的零序電容容抗； 　　XL——電壓互感器（tv）單相繞組在額定線電壓下的激磁阻抗。 　　輸電線路的電容電流一般采用下式計算 　　I C0= 3Uφ（1/Xco）×103 （3） 　　式中 Uφ——相對地電壓，kV。 　　由式（3）可求得該35 kV系統(tǒng)零序電容容抗XC0為0.0187 MW。這幾個站的JDJJ2-35型TV的激磁阻抗，約在2.2 MW左右，代入式（1）中可求得XC0/XL = 0.0256，該值落在1/2分頻諧振范圍，因此當該系統(tǒng)有單相接地、雷擊、合閘等條件激發(fā)時，將產生分頻諧振。此時，電壓互感器的勵磁電流急劇增加，可高達額定勵磁電流的幾十倍以上,從而造成電壓互感器的燒毀。為了抑制TV的分頻諧振，選擇了在TV二次三角形開口處并聯一阻尼電阻，其阻值可由下式求出 　　R = XL/K2 （4） 　　式中 XL——系統(tǒng)感抗； 　　K——tv變比系數。 　　將相關參數代入等式（4）可得：R = 25 W。由于天氣原因，檢修人員只在紫變，石場變的35 kV TV開口三角形裝設了25 W的阻尼電阻，而紅溝變未能及時安裝。暴風雨過后，紅溝變有兩臺35 kV TV又因諧振而噴油燒毀。后來將紅溝變更換TV后的二次開口三角形裝上的阻尼電阻。現運行近一年，該35 kV系統(tǒng)的所有TV再未發(fā)生因諧振而燒毀的事故。經驗表明，必須在同一系統(tǒng)，所有TV二次開口三角裝設阻尼電阻，才能有效的抑制諧振。

2 Tv中性點裝設阻尼電阻
 　　石河子電網很多變電站分布在邊遠的農牧團場，負荷以季節(jié)性的農業(yè)灌溉，棉花加工為主，變化起伏很大。在10 kV線路輕載時，遇到線路上接地故障，或值班員拉路查找接地點時，都時常引發(fā)10 kV系統(tǒng)諧振，站內三相指針式電壓監(jiān)控儀表的表針全部打到頭，數分鐘不返回，隨后就是10 kV TV保險的熔斷,電壓回零。經檢查TV絕緣嚴重降低,高壓對低壓繞組及高壓對地的絕緣電阻已不足2 MW，無法投入運行。也曾試圖用第一種辦法解決，但考慮到團場10 kV電網屬農電公司管理，線路參數處于經常變化之中，確切的參數無法及時收集。因此采取了在TV一次中性點對地接入LXQ-10型阻尼電阻。它的直流特性與傳統(tǒng)的RXQ消諧器相近，但結構設計迥異，具有體積小，重量輕，表面經過特殊處理，戶內戶外可通用，安裝也很方便的特點。在幾個易發(fā)生10 kV系統(tǒng)諧振的變電站安裝后，效果良好。但在選擇阻尼電阻時應注意TV的絕緣等級是全絕緣還是半絕緣，若是半絕緣應選擇弱絕緣型的LXQ-10阻尼電阻與TV相匹配。此外該阻尼電阻不能固定在JDZJ-10型TV的緊固螺栓上，因為該處是不接地的，而應與接地螺栓相連接，并檢查接地良好。

3 裝設抗諧振全絕緣電壓互感器
 　　本地區(qū)35 kV小拐鄉(xiāng)無人變電站，距離石河子市區(qū)150 km，路況不好，變電所的數據遠傳功能還未完善。每當線路有接地時，不能及時發(fā)現，接地故障不能在規(guī)程規(guī)定的時間內消除，造成戶外10 kV干式電壓互感器多次燒壞。直到幾天后有人巡視時才發(fā)現。針對這種情況，選擇勵磁特性飽和點較高的抗諧振全絕緣電壓互感器，使其可以在系統(tǒng)有接地時，能夠長時間運行而不燒毀。該設備已投入近半年，狀況良好。

4 裝設消弧線圈自動調諧裝置
 　　位于石河子市區(qū)的幾個變電站，電纜出線多，接地電容電流很大，發(fā)生接地后電弧不易熄滅，容易激發(fā)TV的飽和諧振過電壓和間歇性的弧光接地過電壓，導致事故跳閘率上升。為了提高市區(qū)供電的可靠性，減少諧振過電壓發(fā)生的機會，裝設了消弧線圈自動調諧裝置。該裝置可以自動調整消弧線圈的感性電流，補償故障點的電容電流，使故障點的殘流減少，從而達到自然熄弧目的，抑制過電壓的產生。運行經驗表明，消弧線圈對抑制電磁式電壓互感器飽和而產生的諧振過電壓，降低線路的事故跳閘率有明顯作用。

但在選擇消弧線圈時有以下幾個問題應引起重視：
 　　·要測算所裝設電網的電容電流；
 　　·要考慮電網的發(fā)展趨勢，合理選擇消弧線圈的容量；
 　　·選擇質量、性能可靠的自動跟蹤補償測控系統(tǒng)。
 　　城西的變電站，10 kV出線均為架空線路。在選擇消弧線圈時，沒有充分考慮到該變電站的發(fā)展，等到裝置投運時，消弧線圈的容量已不能滿足補償要求，造成接地變中性點電壓過高，三相電壓不平衡，脫諧度達到-33%，殘流超過10 A。故障點的電容電流得不到有效補償，電弧仍可導致電壓互感器的飽和而引發(fā)諧振。最后不得不對這套裝置進行增容改造。
 　　選擇的以上幾種防治TV諧振過電壓的措施，各有其優(yōu)缺點，所需的投入和產生的經濟效益也不相同。整改一年多來，效果令人滿意。所以在選用適合本地區(qū)電網切實可行的消諧措施時，要因地制宜，周全考慮，用最經濟有效的辦法來確保電網設備的安全運行。