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加装一次消谐器后电压不平衡的原因

来源:登瑞电气    发布于:2013-10-4 8:38:59    点击:265    品牌:登瑞电气    【进入产品中心

加装一次消谐器后电压不平衡的原因
在我国电力系统(特别是 35 kV及以下配电网)中运行着大量的电磁式电压互感器( PT) , 这些器件具有非线性电磁特性, 它们与系统内的容性元件在参数匹配时就会发生铁磁谐振, 产生极高的谐振过电压。当这种过电压发生时, 由于互感器的铁心饱和, 导致其绕组的励磁电流大大增加, 严重时可达其额定励磁电流的百倍以上, 从而引起互感器高压熔断器熔断、 喷油、 绕组烧毁甚至爆炸, 严重威胁电网的安全运行。 目前, 常用的消除 PT铁磁谐振的方法主要从两方面着手, 即改变电感电容参数和消耗谐振能量,如在 PT二次侧开口三角形侧接入电阻、 在 PT一次中性点接入消谐电阻器或零序 PT等。其中近年大量采用的是在 3 只单相 PT一次绕组 Y0接线中性点与地之间的加装高容量非线性电阻器(即一次消谐器) ,实际应用证明此法比较好地抑制了电压互感器铁磁谐振。 但在运行中发现, 有几个变电站在 PT一次侧装了一次消谐器后, PT 的二次侧三相电压出现较明显的不平衡现象; 而拆除一次消谐器后,二次电压不平衡现象基本消失。
2.1 一次消谐器原理简介 
一次消谐器是安装在 PT一次绕组 Y0 接线中性点与地之间的高容量非线性电阻器, 起阻尼与限流的作用。我国 6~35 kV电网通常中性点不接地, 母线上Y0 接线的 PT一次绕组将成为该电网对地*一金属性通道。当单相接地或消失时, 电网对地电容通过PT一次绕组有一个充放电的过渡过程。 此时常有*高幅值达数安培的工频半波涌流通过 PT, 可能将PT高压熔丝熔断。而安装了消谐器后, 这种涌流得到了有效抑制。因此, 从抑制涌流的角度考虑, 消谐器的阻值越大越好。
2.2 电磁式 PT励磁电流特性
电磁式 PT是由带有铁心的绕组构成。由于铁心伏安特性具有非线性特征, 当一次绕组接入电压所产生的磁通超过饱和点时, 绕组中励磁电流 Im 呈尖顶波状。 若将尖顶波进行分析,除基波分量外,包含有各奇次谐波, 其中以 3 次谐波幅值*大。
2.3 安装一次消谐装置后 PT中性点电压理论分析 当 Y0 接线的 PT 接入三相对称电压 UA、 UB、 UC时, 设流过三相 PT一次绕组 Y0 接线的励磁电流为IAm、 IBm、 ICm, 流过中性点 O的电流为 I0。励磁电流可分解成基波和 3 次谐波, 若基波的模I1m 相同。
由以上分析可简单得出如下结论: 
(1)若 3 只单相 PT伏安特性完全相同,因此仍有一定的 3 次谐波电流通过消谐电阻, 此时中性点位移电压为消谐电阻上产生 3 次谐波电压;
(2)若 3 只单相 PT伏安特性相差很大, 那么三相励磁基波电流3 次谐波电流I30=3× I3m∠0° ≠0, 因此在一次消谐器上将产生较大的基波和 3 次谐波的叠加电压, 此时中性点位移电压等于此叠加电压;
(3)在通过相等的励磁电流时, 一次消谐器的电阻值越大, 中性点电压偏移越严重, 二次侧三相电压越不平衡, 但从消谐角度考虑, 此阻值却越大越好。综上所述, 一般情况下, 以下 3 个因素决定了中性点位移电压的大小: !"PT 励磁特性的好坏(主要是励磁电流的大小及 3 次谐波的含量) #"3 只单相PT伏安特性的一致性;$"消谐器电阻值大小。
针对可能引起中性点电压偏移的几个原因, 对35 kV I 段母线 PT 二次三相电压不平衡现象进行了如下分析。
(1)相 PT伏安特性有较明显的不同, 特别是 A相与 B相。这可能是由于新更换的 B、 C两相 PT与未更换 A相 PT不为同一批产品, 故伏安特性存在着一定差别。
(2)额定电压下(二次侧 57 V) , 三相励磁电流都不大,折算到一次侧均小于 1 mA, 可以认为 PT励磁特性很好。
3 一次侧加装消谐器后二次电压不平衡原因查找方法及解决对策 
3 只单相 PT一次侧中性点加装一次消谐器后的运行维护经验看, 在二次侧发生三相电压不平衡现象时, 通常用以下方法查找判断:
(1)用万用表测量 PT 二次侧开口三角两端的电压(若此电压大于 5V, 则用万用表测频档测量开口三角两端的电压) : "若此电压频率是 50 Hz, 则是由于三相 PT伏安特性差别过大造成的; #"若电压频率为 150 Hz, 则是由于 PT励磁电流中的三次谐波电流过大造成的。
(2)做一次消谐器的伏安特性试验, 特别是应用中的老式的消谐器。由于老式消谐器通流容量只有250 mA, 而 PT 高压熔断器一般为 0.5 A, 这样可能导致大电流流过时消谐器先于 PT而烧毁, 而烧断时可能导致 PT中性点不接地及其他事故。 
当 PT 二次侧发生较明显的三相不平衡时, 常用的解决对策有:
1."如果此变电站铁磁谐振现象极少发生, 可优先考虑拆除一次消谐器, 采用 3 只单相 PT中性点直接接地方式, 此次在处理过程中就拆除了安装在 35 kV I 母的消谐器;3."尽量采用励磁电流小于 1 mA(一次绕组)的 PT;
2."尽量采用3 只伏安特性基本一致的 PT组成一组;
3在 PT开口三角两端安装与一次消谐器配套的二次侧产品 , 以限制消除励磁电流中的三次谐波的影响;
4"采用新型的一次消谐器, 使其允许的通流容量满足实际要求, 建议在计划检修时增加老式一次消谐器伏安特性试验。
5 结语
3 只单相 PT一次侧中性点加装消谐器后二次电压不平衡时的常用查找判断方法和解决对策。实际应用证明, 一次侧中性点加装消谐器是目前解决铁磁谐振比较好的方法。
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