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6kV厂用电谐振过电压分析及预防
作者:华盛安达河北电气设备 发表时间: 浏览人气:99



       

1 谐振 过 电压 产生 产生 、 特点 特点 和 


  TV 中性 点 不 接地 电力 系统 中 , 由于 电磁 式 (((TV))) 的 非线性 , 当 电压 发生 使 使 网络 中 电 抗 容抗 时 时 , 便 产生 谐振 过 的 是 遇有 激磁 特性 ((())) TV 及 系统 系统 单 相对 地 闪 络 或 接地 时 , 更 引发 到 者 令 到 TV 的 熔断器 熔断 、 匝 间 短路 或 爆炸 ; 重 者 则 发生 避雷器 爆炸 、 短路 、 厂 用电 失 电 等 严重 威胁 系统 系统 和 电气 设备 运行 的 事故 

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2 两 起 谐振 过 电压 电压 及其 


2.1 铁心 饱和 过 电压 


  的 过 电压 最 常见 于 投 空 母线 时 , 由于 系统 电压 致使 激磁 的 的 饱和 饱和 当 当 电 当 抗 和 和 系统 对 容抗 相等 时 时 现在 由于 采取 一系列 技术 手段 这一 现象 已 很少 发生 , 但 其它 形式 谐振 过 电压 却还 时 有 发生 , 引起 我们 注意 注意 , 请看 下面。 


2.1.1 事 发 经过 


  1998 年 10 月 8 日 8 时 58 分 6 kVⅢ 段 工作 电源 632 、 632 乙 , 3 号 炉 、 、 送 风机 和 3 号 机 循环 水泵 跳闸 , 备用 30 630 甲 k k k 6 kV kA和 Ⅲ B 段 母线 电压 表 无 指示 3 号 炉 炉 、 乙 送 风机 强 送 未 成功 , 发电机 组 与 电网 


  K 检查 k 6 k VⅢ 段 母线 有 电压 , 是 保险 TV 保险 熔断 使 带有 低压 保护 设备 恢复 恢复 恢复 TV 保险 后 号 3 , 机组 当天 时 9 时 55 分 重新 并 网。 


2.1.2 原因 分析 


K 发生 时 , k 6kVIIIA 段 相 联 的 输煤 I 段 上 有 号 3 号 k k 泵 电动机 的 k k 6 k VⅢ 段 台 2 台 TV 的 熔断器 三相 均 熔断 , 因而 初判 发生 了 相 谐振 过 电压。6 k VⅢA Ⅲ ⅢB 和 输煤 Ⅰ 段 三台 三台 TV 均 JDZJ - 6 型 干 式 电压 互感器。 


a)) 计算 感抗 


出 可计算 出 TV 在线 电压 下 激磁 激磁 为 


  三台 三台 TV 为 同一 制造厂 同 一批 产品 , 故 激磁 特性 相近 则 台 3 台 TV 总 对 地 感抗 为



  b)) 6 kVⅢ 段 段 及 输煤 Ⅰ 段 设备 对 地 电容 及 容抗 


  3 2 高压 厂 用 变压器 2 632 甲 、 乙 开关 4 724 m , 电容 0 电容 432μF ; 6 k VⅢA 段 至 输煤 Ⅰ 电缆 长度 722 m , 对 电容 0.430μF ; 甲 、 乙 30 301 、 燃油 工作 变压器 、 3 号 机 低压 厂 用 工作 变压器 号 3 号 机 循环 水泵 低压 0 电容 884μF ; 6 k VⅢ 段 辅机 对 地 0.065μF。则 


  c)) 1 电源 方法 等效 成 两 1 1 L1 , L2 , L4 为 6 k VⅢA 段 Ⅲ B 段 和 输煤 段 段 TV 的 激磁 3 L3 为 3 电感。 


  d)) 谐振 估算 


Erson 次 谐振 落在 分 频 谐振 A 点 由 H.A.Peterson 谐振 理论 可知 , 此时 发生 的 谐振 / 1/2 电源 频率 这 表明 如果 参数 配置 不当 , 由于 电源 波动 更易 引发 低频 谐振。 


  K 6 k V Ⅲ 段 在 k 6 kV : Ⅰ 段 前 未曾 发生 铁磁 谐振 , 其 谐振 : : : 


  711 711 TV 2 TV 2 TV TV 


  落在 一点 落在 B 点 处 , 在 谐振 区 外 , 故 发生 发生 概率 大为 大为。  


2.2 电感 相对 地 闪 络 激发 电感 - 电容 效应 过 电压 


  或者 中 电感 、 电容 匹配 不好 或者 TV 激磁 特性 不好 , 当 外界 电压 波动 , 尤其 是 系统 中 单 相对 地 闪 络 时 , 相等 值 的 电容 就会 与 另外 两 相 但当 此 电压 升高 时 , 电容 上 电压 较 电感 上 电压 升高 快 , 因而 故障 相 阻抗 等值 成 感抗 , 从而 谐振 被 电感 - 电容 电感 电感 -。请看 下面 实例。 


2.2.1 事 发 经过 


  2002 年 3 月 28 日 × 南方 某 ((2 × 200 MW) 2 号 8 时 并 (1 号 k k k)) k k k k 6 k V 备用 B 段 提供。10 时 39 分 k 6 k V 备用 B 段 “发” 接地 字 , 时 10 时 40 分发 回路 “回路” 光子 k 6 kV 备用 B 段 “TV 回路 断线” 光子 牌 号 2 号 炉 送 风机 K 2 号 炉 给 水泵 、 2 号 机 凝结 、 2 号 机 循环 ((6 k VⅡB 段) k 6 k V 备用 段 开关 位置 正常 , 部分 设备 , 号 号 号 号 号 号 , 


  6 k V B 


  12 时 25 分 启动 2 号 送 风机 运行 , 但 发现 其 开关 间隔 冒烟 , , 停电 开关 开关 W 相 阻 容 吸收 , , 14 , 45 分 更换 容 吸收 吸收 器 送 送 号 2 送 号 号 号 运行。 


  13 时 45 分 k 6 k V 备用 B 段 TV 、 避雷器 绝缘 良好 后 , 该 该 TV 小车 运行。 


  14 时 2 号 机组 厂 用电 转 由 本 机 , 14 时 20 分 6 k V 备用 B 段 TV 的 V 相 一次 熔断 且 且 TV 温度 很高 , 更换 后 重新 投入 运行。 


2.2.2 原因 分析 


  K 谐振 发生 时 出现 的 现象 以及 事后 对 : : : : : : : 是 产生 - 电容 k k k k k k k k k 备用 k k k k k k k k 最后 k k k k 最后该 相 的 激磁 电流 较大 , 已将 匝 间 绝缘 损坏 , 当 更换 熔断器 投 运 时 , 短路 电流 将 其 烧坏 是 什么 原因 引发 的 呢 呢 


  高达 发 前 几天 空气 相对 湿度 一直 高达 95 % 左右 左右 设备 绝缘 水平 明显 下降。3 中 2 号 送 风机 真空 开关 W 相 阻 容 吸收 器 对 地 发生 闪 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 相 相 相 相 相 相 相 相 相 相 1 L1 , L2 , , 相 电压 升高 , TV 激磁 电流 在 过 相 电压 后 增加 迅速 迅速 因而 等效 成 感性 负载。。时 正常 运行 时 TV 感抗 远大于 系统 对 地 容抗 , 因而 1 1 1 L1 , L2 两 3 3 3 L3 相容 3 3 3 33 时 由于 电容 电压 3 3 3 3 3 3 L3 相 3 等效 成 感性 负载 , 从而 破坏 了 维持 电感 - 电容 电感 电感 -6 kVB 负荷。具体 计算 如下 : 


a) TV 激磁 感抗 计算 


  K k 6 k VⅠB 段 TV 进行 激磁 特性 试验 的 数据 出 出 TV 相 电压 和 线 电压 下 激磁 感抗 


b) k 6 k V 工作 及 B 段 对 地 电容 仿 上 , Ⅰ B 段 设备 2 2 2 C2 = 0.996μF F B 段 Ⅱ 相 设备 对 地 4 4 C4 = 0.811μF ,电容 及 高压 厂 用 备用 电源 变压器 低压 B 分支 电缆 每 电容 电容 CB 电容 1.128μF , 最后 求得 每 相对 地 总 总 


c))) 估算 谐振 等值 电路 电路 : : 


  根据 H.A.Peterson 理论 C XC / XL = 3.26 / 50 = 0.065 , / 第一 区内 , 即 / 1/2 次 电源 频率 谐振 这 也 和 通常 理论 相 相。 


  : : 当 电源 电动势 和 阻抗 参数 落在 某一 曲线 范围 内 时 , 就将 产生 相应 频率 的 谐振 现象 在 两条 曲线 的 边界 区域 , 两种 现象 都有 都有 可能 发生 , 或者 一种 状态 过渡 另 一种 状态 ; 由于 分 频 谐振 所 要求 的 电源 电压 最低 , 因而 最 容易发生 ; 一般 只 发生 基波 或 分 频。 

        


       


3 采取 措施 


3.1 一般 措施 


  在 中性 点 不 接地 系统 中 , 一般 限制 铁磁 谐振 过 电压 措施 可 分为 两大 类。 


  : 类 : : 改变 电容 、 电感 参数 , 使其 远离 谐振 匹配 条件 , 如 对 实例 一 分析 ......... erson erson erson erson erson et et et erson et et 曲线 好的 减少 ; 每 相 母线 上 安装 电容器 , 使 容抗 始终 大于 不满足 谐振 产生 条件 ; 好的 好的 , , , 组 组 中 台 台 并联 并联 并联 并联 中 中 中 中 中 中 中 中 容性 选用 容性 TV ((220 kV 及 以上 系统 中用 电容 式 电压))) 在 TV 高压 相 中性 点 串接 相 TV 相 系统 中性 点 经 消 弧线 圈 接地 等。 


  : 类 : : 消耗 谐振 能量 , 阻尼 抑制 或 消除 谐振 谐振 发生 在 在 TV 高压 侧 侧 点 串接 电阻 器 ; 在 在 开口 三角 接入 非线性 电阻 器 器 等。 


3.2 具体 措施 


  a)) k 使 参数 尽量 避开 谐振 区 k k 发生 k k k 6 kV 厂 k k k k k k k k k k 


  b))) 多 并联 运行 TV 中性 点 加装 阻尼 0 R0 , 0 R0≥6 % XL 即可 消除 谐振。在 加装 中性 点 电阻 时 还应 考虑 电阻 功率 及 表面 爬 电 电。对于 JDXJ - 6 型 TV 可 10 kω , 100 W , 150 ~ 200 mm 电阻 器 或 在 开 开 处 经 一个. 0.2 ~ 0.3ω 大功率 电阻 器 , 正常 时 刀闸 处于 分开 位置 ~ 当 发生 谐振 时 瞬间 合 上 , ~ 2 ~ 3 s 则 拉开 刀闸。由于 电阻 消耗 掉 能量 , 从而 谐振 立即 消失 , 这样 可限制 基波 和 分 频 谐振。或 采用 武汉 大学 陈维贤 教授 研制 的 整流 型 分 频 消 谐 谐。 


  c) 由于 中性 点 电阻 对 厂 用电 空 母线 合闸 阻尼 效果 不好, 还应 在 TV 开口 三角 侧 加装 用于 限制 高 次 谐波 谐振 装置, 通常 可 选用 150 ~ 200 W 功率 白炽灯 串接 在 开口 三角 侧。 


  d))) 好 厂 用电 负荷 , 避免 发生 发生 对 地 闪 络 接地 等 事故 引起 引起 的 谐振 过 


  e)) H.A.Peterson 理论 认真 认真 不同 运行 方式 方式 下 每 相对 地 容抗 和 感抗 比。落在 实例 二 的 南方 某 电厂 来说 , 我们 经过 核算 , 发现 几种 运行 方式 下。对此 , 可 采取 增大 电 容量 或 选用 激磁 物 特性 好的 电压 互感 大器 , 使 .. 0.01。


        


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