6kV微機(jī)消諧電阻器測試儀裝置，我們通過實(shí)例分析鐵磁諧振原理，產(chǎn)生諧振過電壓的條件、種類及危害，防止鐵磁諧振措施，6kV微機(jī)消諧電阻器測試儀裝置的選用進(jìn)行分析。

　　6kV廠用電為2級供電電壓系統(tǒng) ,即高壓6kV和低壓400V。其中6kV系統(tǒng)為不接地系統(tǒng) ,共設(shè)6段母線 ,每段母線上為測量、保護(hù)和控制設(shè)置了1組三卷電壓互感器。為防止電壓互感器產(chǎn)生鐵磁諧振 ,經(jīng)比較選用了在電壓互感器的開口三角側(cè)接裝消諧器 ,以避免由于系統(tǒng)的擾動產(chǎn)生工頻、分頻或高頻諧振過電壓 ,避免危及設(shè)備絕緣、燒毀或致使設(shè)備爆炸 ,提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

　　一、鐵磁諧振過電壓產(chǎn)生的原理

　　1.鐵磁諧振產(chǎn)生的原理：在我國電力系統(tǒng)中 ,3～35kV供電系統(tǒng)為不接地系統(tǒng) 。在正常運(yùn)行時 ,由于三相對稱 ,電壓互感器的勵磁阻抗很大 ,兩者并聯(lián)后為一等值電容 ,系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的對地阻抗呈現(xiàn)容性 ,電網(wǎng)中性點(diǎn)的位移基本接近于0。但當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生擾動時 ,可導(dǎo)致電壓互感器三相鐵芯出現(xiàn)不同程度的飽和 ,系統(tǒng)中性點(diǎn)就有較大的位移 ,位移電壓可以是工頻 ,也可以是諧波頻率 ,即可能產(chǎn)生鐵磁諧振。

　　系統(tǒng)擾動如 :

　　(1)單相接地 ,使健全相的電壓突然升高 ,電壓升至線電壓 ;

　　(2)單相弧光接地 ,由于雷擊或其他原因 ,線路瞬時接地 ,使健全相的電壓升至線電壓 ,而故障相在接地消失后又可能有電壓突然上升,產(chǎn)生很大的涌流 ;

　　(3)當(dāng)電壓互感器突然合閘時 ,使其一相或兩相繞組內(nèi)出現(xiàn)巨大的涌流 ;

　　(4)電壓互感器的高壓熔斷器熔絲不對稱故障等

　　2.產(chǎn)生諧振過電壓的條件：產(chǎn)生諧振過電壓的條件為系統(tǒng)電源中性點(diǎn)不接地 ,電壓互感器一次繞組中性點(diǎn)直接接地 ,具有來自系統(tǒng)干擾的激發(fā)條件 ,而且系統(tǒng)的對地感性阻抗大于系統(tǒng)對地容性阻抗 ,即ωL0 >1 / (ωC) (其中L0 為鐵芯線圈的初始電感 ,C為系統(tǒng)對地電容 ) ,系統(tǒng)對地阻抗為容性。當(dāng)電壓互感器受激 ,其鐵芯出現(xiàn)飽和時 ,勵磁電感變小 ,系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)對地阻抗趨于感性。此時若系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的對地電感與對地電容相匹配 ,就形成三相或單相共振回路 ,可激發(fā)各種諧振過電壓。

　　3.鐵磁諧振過電壓的種類：鐵磁諧振過電壓分為工頻、分頻和高頻諧振過電壓 ,常見的為工頻和分頻諧振。當(dāng)電壓互感器的激磁電感很大時 ,回路的自振頻率很低 ,可能產(chǎn)生分頻諧振 ;當(dāng)電壓互感器的鐵芯激磁特性容易飽和時 ,或系統(tǒng)中有多臺電壓互感器 ,并聯(lián)電感值較小 ,回路自振頻率較高 ,則產(chǎn)生高頻諧振。工頻和高頻鐵磁諧振過電壓的幅值一般較高 ,可達(dá)額定值的 3倍以上 ,起始暫態(tài)過程中的電壓幅值可能更高 ,危及電氣設(shè)備的絕緣結(jié)構(gòu)。分頻鐵磁諧振時 ,勵磁感抗成倍下降 ,過電壓并不高 ,一般在2倍額定值以下 ,但感抗下降會使勵磁回路嚴(yán)重飽和 ,勵磁電流急劇加大 ,電流大大超過額定值 ,導(dǎo)致鐵芯劇烈振動 ,使電壓互感器及保險絲過熱燒毀。不接地系統(tǒng)的中性點(diǎn)位移電壓是相對地出現(xiàn)的過電壓 ,其過電壓可以是工頻 ,也可以是分頻或高頻 ,是發(fā)電廠不接地系統(tǒng)中發(fā)生內(nèi)部過電壓常見的現(xiàn)象。

　　4.鐵磁諧振過電壓的危害：工頻諧振過電壓可導(dǎo)致三相對地電壓同時升高 ,或引起“虛幻接地”現(xiàn)象。分頻諧振過電壓可導(dǎo)致相電壓低頻擺動 ,其結(jié)果可引起熔絲燒斷 ,電壓互感器過熱、燒斷 ,甚至爆炸。這些鐵磁諧振過電壓嚴(yán)重危害供電系統(tǒng)中設(shè)備絕緣薄弱的地方 ,影響系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。在電廠6kV或10kV的系統(tǒng)中發(fā)生鐵磁諧振過電壓較為明顯的現(xiàn)象為系統(tǒng)有接地信號 ,電壓表計(jì)指針不停地?cái)[動 ,電氣設(shè)備有較強(qiáng)烈的電暈聲。如發(fā)現(xiàn)電壓互感器熔絲燒斷或爆炸 ,則可判定為電壓互感器引起的鐵磁諧振過電壓。

　　二、防止鐵磁諧振的措施

　　在實(shí)際電網(wǎng)中 ,消除鐵磁諧振主要有以下幾種措施:

　　1.選用勵磁特性較好的電壓互感器或使用電容式電壓互感器 ;

　　2.增大對地電容 ,破壞諧振條件 ,如增加電纜或加裝電容器等 ;

　　3.在零序回路加阻尼電阻 ,在電壓互感器一次繞組中性點(diǎn)或開口三角繞組加裝非線性電阻 ;

　　4.在電壓互感器的一次繞組的中性點(diǎn)或開口三角繞組裝設(shè)消諧器。

　　對于 6～10kV系統(tǒng) ,傳統(tǒng)方法是在電壓互感器開口三角側(cè)加裝220V、200～500W燈泡。此法簡便、成本低廉 ,但運(yùn)行的可靠性低 ,運(yùn)行巡視的工作量大。因燈泡的使用壽命有限 ,需經(jīng)常更換 ,由此帶來諸多不便。根據(jù)6kV廠用電系統(tǒng)的特點(diǎn) ,在電壓互感器的零序回路即開口三角繞組側(cè)加裝微機(jī)消諧電阻器測試儀裝置。開口三角側(cè)的額定電壓為 100/3V ,當(dāng)諧振產(chǎn)生過電壓時 ,開口三角側(cè)的電壓將隨不同類型的諧振發(fā)生變化。當(dāng)電壓達(dá)到微機(jī)消諧電阻器測試儀裝置的動作值時消諧器自動投入 ,其消諧管中的消諧電阻吸收諧振能量 ,即相當(dāng)于在電壓互感器的一次側(cè)并聯(lián)了電阻 ,從而消除鐵磁諧振。消諧電阻為特制的非線性電阻 ,其壽命達(dá)1250h。微機(jī)消諧電阻器測試儀裝置能自動鑒別分頻 (2 5Hz)和工頻(5 0Hz)產(chǎn)生的諧振過電壓 ,具有適用性廣 ,結(jié)構(gòu)簡單 ,性能穩(wěn)定 ,維護(hù)工作量小等特點(diǎn)。其一次投入成本高于燈泡 ,但運(yùn)行成本較低。

　　三、微機(jī)消諧電阻器測試儀裝置工作原理

　　6kV廠用電系統(tǒng)選用微機(jī)消諧電阻器測試儀裝置 ,它由鑒頻自動投入裝置和消諧管2部分組成。其額定工作電壓為100V ,冷電阻 (室溫)為小于等于1Ω ,熱電阻為大于等于110Ω(1 0 0V) ,接于電壓互感器的開口三角側(cè)。其串聯(lián)元件的參數(shù)動作于25Hz次頻 ,此時呈現(xiàn)為低阻抗 ,至電壓達(dá)到55kV時 ,繼電器動作 ,投入消諧管的r2小電阻 ,消除次頻諧振。當(dāng)系統(tǒng)為 5 0Hz工頻或更高時 ,串聯(lián)回路呈現(xiàn)為高阻抗 ,此時電壓互感器開口三角的電壓上升至240V或更高 ,繼電器將在大于240V時動作 ,接通消諧管 ,消除工頻和高頻諧振。消諧管是具有特異電阻特性的電真空管 ,消諧管內(nèi)有電阻r1和r2 。其中r1阻值為13.5Ω ,長期并接于電壓互感器的開口三角 ,當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時開口三角僅有一不大于 3V的位移電壓 ,流過電阻的電流小于 1A ,經(jīng)實(shí)測一般在0.5A以下 ,對電壓互感器無不良影響。當(dāng)系統(tǒng)受到干擾或系統(tǒng)出現(xiàn)單相短路時 ,開口三用電壓為 100V ,r1阻值達(dá) 60Ω以上 ,電阻加熱后阻值可大于110Ω ,起到抑制工頻諧振的作用。電阻r2 的阻值為0.6Ω ,為瞬時工作制 ,不允許長期通電 ,電阻r2主要用于消除分頻諧振產(chǎn)生的過電壓。

　　在系統(tǒng)產(chǎn)生諧振時微機(jī)消諧電阻器測試儀裝置中的繼電器的一個常開點(diǎn)發(fā)出信號 ,提示運(yùn)行人員。運(yùn)行人員只在接到消諧器發(fā)出的信號后 ,對消諧器進(jìn)行檢查。

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