廠用電諧振過電壓分析及預防

1、廠用電諧振過電壓分析及預防    1諧振過電壓產生條件、特點和危害在中性點不接地電力系統(tǒng)中，由于電磁式電壓互感器(TV)激磁特性的非線性，當電壓發(fā)生波動使網(wǎng)絡中電抗接近容抗時，便產生諧振過電壓。特別是遇有激磁特性不好(易飽和)的TV及系統(tǒng)發(fā)生單相對地閃絡或接地時，更容易引發(fā)諧振過電壓。輕者令到TV的熔斷器熔斷、匝間短路或爆炸;重者則發(fā)生避雷器爆炸、母線短路、廠用電失電等嚴重威脅電力系統(tǒng)和電氣設備運行安全的事故。2兩起諧振過電壓及其分析2.1鐵心飽和過電壓這種過電壓最常見于投空母線時，由于系統(tǒng)電壓偏高致使激磁特性差的TV飽和，當TV電抗降至和系統(tǒng)對地容抗相

2、等時便引發(fā)諧振過電壓?，F(xiàn)在由于采取一系列技術手段這一現(xiàn)象已很少發(fā)生，但其它形式諧振過電壓卻還時有發(fā)生，應引起我們注意，請看下面實例。1998年10月8日8時58分，6 kV段工作電源開關632甲、632乙跳閘，3號爐甲、乙送風機和3號機循環(huán)水泵跳閘，備用電源開關630甲、乙聯(lián)動，6 kVA和B段母線電壓表無指示，3號爐甲、乙送風機強送未成功，發(fā)電機組與電網(wǎng)解列。事后檢查發(fā)現(xiàn)6 k V段母線有電壓，判斷是TV保險熔斷，使帶有低壓保護設備跳閘，恢復TV保險后，3號機組于當天9時55分重新并網(wǎng)。事故發(fā)生時，與6kVIIIA段相聯(lián)的輸煤I段上有停3號爐除渣泵電動機的操作，由于6 k V段的2臺TV的熔

3、斷器三相均熔斷，因而初判發(fā)生了三相諧振過電壓。6 k VA、B和輸煤段上三臺TV均是JDZJ-6型干式電壓互感器 。a)計算激磁感抗從中可計算出TV在線電壓下激磁感抗為因三臺TV為同一制造廠同一批產品，故激磁特性相近，則3臺TV總對地感抗為b)計算6 kV段及輸煤段設備對地電容及容抗3號高壓廠用變壓器至632甲、乙開關電纜總長724 m，對地電容0.432F;6 k VA段至輸煤段電纜長度722 m，對地電容0.430F;甲、乙送風機、1號燃油工作變壓器、3號機低壓廠用工作變壓器、3號機循環(huán)水泵、低壓廠用公用變壓器總對地電容0.884F;6 k V段輔機對地電容0.065F。則c)用等效電源方

4、法等效成兩端口網(wǎng)絡，L1，L2，L4為6 k VA段、B段和輸煤段TV的激磁電感，L3為電纜電感 。d)諧振頻率估算該廠6 k V段在未引入6 kV輸煤段前未曾發(fā)生鐵磁諧振，其諧振參數(shù)計算如下：計算電容為從總電容中減去711開關以后輸煤段對地電容，對地容抗計算感抗為2臺并聯(lián)TV的感抗，這一點落在B點處，在諧振區(qū)外，故發(fā)生諧振概率大為降低。2.2單相對地閃絡激發(fā)電感-電容效應過電壓網(wǎng)絡中電感、電容匹配不好或者TV激磁特性不好，當外界電壓波動，尤其是系統(tǒng)中發(fā)生單相對地閃絡時，故障相等值的電容就會與另外兩相等效電感形成諧振參數(shù)，但當此電壓升高時，電容上電壓較電感上電壓升高快，因而故障相阻抗又等值成感

5、抗，從而諧振參數(shù)被破壞，使電壓升高有限，因而稱之為電感-電容效應電壓。請看下面實例。2002年3月28日，南方某電廠(2×200MW)2號機組8時并網(wǎng)(1號機組處于檢修中)，廠用電由6 k V備用B段提供。10時39分，6 k V備用B段發(fā)“接地”光字牌，10時40分發(fā)電壓回路“斷線”光子牌，6kV備用B段發(fā)“TV回路斷線”光子牌，2號爐送風機、2號爐給水泵、2號機凝結水泵、2號機循環(huán)水泵(同在6 k VB段運行)跳閘，6 k V備用段電源開關位置正常，部分設備聯(lián)動成功，2號機組維持運行。就地檢查發(fā)現(xiàn)6 k VB段、B段和備用B段TV一次熔斷器三相均熔斷，B段TV間隔煙霧較大且有焦味

6、。12時25分啟動2號送風機運行，但發(fā)現(xiàn)其開關間隔冒煙起火，停電后確認真空開關W相阻容吸收器燒壞，14時45分更換阻容吸收器后，重新送2號爐送風機運行。13時45分測量6 k V備用B段TV、避雷器絕緣良好后，恢復該TV小車運行。14時2號機組廠用電轉由本機帶，14時20分發(fā)現(xiàn)6 k V備用B段TV的V相一次熔斷器熔斷，且TV溫度很高，更換后重新投入運行。從諧振發(fā)生時出現(xiàn)的現(xiàn)象以及事后對設備進行檢查試驗可以得出結論：是產生電感-電容效應過電壓導致上述現(xiàn)象發(fā)生，而最后6 kV備用B段TV的V相燒壞則是在諧振時該相的激磁電流較大，已將匝間絕緣損壞，當更換熔斷器投運時，短路電流將其燒壞。是什么原因引

7、發(fā)的呢?事發(fā)前幾天空氣相對濕度一直高達95%左右，設備絕緣水平明顯下降。運行中2號送風機真空開關W相阻容吸收器對地發(fā)生持續(xù)閃絡，直到高阻接地，使系統(tǒng)L3相對地總電容和該相TV電感并聯(lián)后等效成容性負載。而L1，L2兩相由于電壓升高，TV激磁電流在過相電壓后增加迅速，因而等效成感性負載。由于正常運行時TV感抗遠大于系統(tǒng)對地容抗，因而當電壓變化使L1，L2兩相等值感抗降至和L3相容抗接近時，系統(tǒng)便發(fā)生了諧振。諧振時由于電容電壓較電感電壓升高更快，因而L3相又等效成感性負載，從而破壞了諧振維持的條件，所以又稱這種諧振為電感-電容效應。發(fā)生電感-電容效應使三相TV同時飽和，激磁電流超過TV一次熔斷器額定

8、電流，使熔斷器同時熔斷;L3相對地閃絡高阻接地時母線電壓降低，低電壓保護動作切斷6 kVB段所有負荷。具體計算如下：a)TV激磁感抗計算事后對6 k VB段TV進行激磁特性試驗的數(shù)據(jù) 計算出TV相電壓和線電壓下激磁感抗b)計算6 k V工作及備用B段對地電容仿上，算出B段設備每相對地總電容C2=0.996F，B段每相設備對地總電容C4=0.811F，備用B段電纜及高壓廠用備用電源變壓器低壓側B分支電纜每相對地電容CB=1.128F，最后求得每相對地總電容c)諧振頻率估算諧振等值電路，其中：可知：當電源電動勢和阻抗參數(shù)落在某一曲線范圍內時，就將產生相應頻率的諧振現(xiàn)象，在兩條曲線的邊界區(qū)域，兩種諧

9、振現(xiàn)象都有可能發(fā)生，或者從一種狀態(tài)過渡到另一種狀態(tài);由于分頻諧振所要求的電源電壓最低，因而最容易發(fā)生;一般只發(fā)生基波或分頻諧振。3采取措施3.1一般措施在中性點不接地系統(tǒng)中，一般限制鐵磁諧振過電壓措施可分為兩大類。第二類是：消耗諧振能量，阻尼抑制或消除諧振發(fā)生。如在TV高壓側中性點串接電阻器;在開口三角側接入非線性電阻器等。3.2具體措施a)考慮使阻抗參數(shù)盡量避開諧振區(qū)，對發(fā)生諧振較頻繁的6 k V廠用電，應考慮將6 kV電源變壓器中性點改為經(jīng)消弧線圈接地。b)在多臺并聯(lián)運行TV中性點加裝阻尼線阻R0，只要滿足R06%XL即可消除諧振。在加裝中性點電阻時還應考慮電阻功率及表面爬電距離。對于JDXJ-6型TV可選用10 k，100 W，150200 mm電阻器;或在開三角處經(jīng)刀閘并聯(lián)一個0.20.3大功率電阻器，正常時刀閘處于分開位置，當發(fā)生諧振時瞬間合上，過23 s則拉開刀閘。由于電阻消耗掉能量，從而諧振立即消失，這樣可