微機(jī)消諧裝置在變電站的應(yīng)用

摘要：鐵磁諧振過電壓是電力系統(tǒng)中常見現(xiàn)象，通過分析鐵磁諧振過電壓的產(chǎn)生原因及危害，論述了MES98型微機(jī)消諧裝置在潘家口變電站的應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：鐵磁諧振過電壓；微機(jī)消諧裝置；應(yīng)用

電力系統(tǒng)包含許多電感、電容元件（如變壓器、互感器、發(fā)電機(jī)等電感，輸電線路的對地及相間電容及各種高壓設(shè)備的電容等），它們的組合可以構(gòu)成一系列不同自振頻率的振蕩回路，在開關(guān)操作或發(fā)生故障時(shí)，某些振蕩回路就有可能與外加電源產(chǎn)生諧振現(xiàn)象，導(dǎo)致電力系統(tǒng)中的某些元件上出現(xiàn)嚴(yán)重的諧振過電壓。
過電壓有多種形式，現(xiàn)主要論述鐵磁諧振過電壓的產(chǎn)生及危害和消除方法。

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1鐵磁諧振過電壓原因


電力系統(tǒng)振蕩回路中，往往由于變壓器、電壓互感器、消弧線圈等鐵芯電感的磁路飽和作用而激發(fā)起持續(xù)性高幅值的鐵磁諧振過電壓。
鐵磁諧振可以是基波諧振、高次諧波諧振，也可以是分次諧波諧振，其表現(xiàn)形式為對地電壓升高，或以低頻擺動(dòng)，引起絕緣閃絡(luò)或避雷器爆炸。
在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，為了監(jiān)視三相對地電壓，發(fā)電廠、變電站母線上常接有Y0接線的電磁式電壓互感器，于是，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)除了電力設(shè)備和導(dǎo)線的對地電容C0之外，還有電壓互感器的勵(lì)磁電感L，正常運(yùn)行時(shí)，電壓互感器的勵(lì)磁阻抗是很大的，所以網(wǎng)絡(luò)對地阻抗是容性，三相基本平衡，電網(wǎng)中性點(diǎn)的位移電壓很小，但電力系統(tǒng)出現(xiàn)某些擾動(dòng)，與電壓互感器三相電感飽和程度不同時(shí)，可能激發(fā)引起諧振過電壓。
由于雷擊或其它原因，線路瞬間單相接地，使健全相電壓突然升至線電壓，而故障相在接地消失時(shí)又可能有電壓的突然上升，在這些暫態(tài)中也會(huì)有很大涌流；傳遞過電壓，如高壓繞組發(fā)生單相接地，低壓側(cè)有傳遞過電壓使電壓互感器鐵芯飽和等。
由于電壓互感器三相電感飽和程度不同，會(huì)出現(xiàn)互感器的一相或兩相電壓升高，也可能三相電壓同時(shí)升高，與此同時(shí)電源變壓器組電勢EA、EB、EC則保持不變，它們是由發(fā)電機(jī)正序電勢決定的，因而整個(gè)電網(wǎng)對地電壓的變動(dòng)表現(xiàn)為電源中性點(diǎn)“0”的位移，所以這種過電壓現(xiàn)象稱為電網(wǎng)中性點(diǎn)的位移現(xiàn)象。

圖1所示，中性點(diǎn)位移后的相量圖，中性點(diǎn)位移電壓為E0。在此情況下，IA+IB+IC=0，三相電路平衡?；ジ衅鲀上啵?/font>B、C相）飽和呈感性阻抗，A相電壓低呈容性阻抗，兩相對地電壓（飽和相UB、UC）升高，一相（非飽和相UA）降低，這與系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)單相接地時(shí)的現(xiàn)象相仿，但實(shí)際上并不是單相接地，所以稱為虛幻接地現(xiàn)象。顯然，中性點(diǎn)位移電壓E0愈高，相對地電壓也愈高。


2鐵磁諧振過電壓的危害


由于諧振過電壓經(jīng)常發(fā)生互感器噴油冒煙，高壓保險(xiǎn)絲熔斷等異?，F(xiàn)象，或引起接地指示的誤動(dòng)作，產(chǎn)生燒毀互感器和爆炸等。有些變電站的事故與諧振過電壓有著直接的關(guān)系，在事故開始由于某種原因激發(fā)引起諧振過電壓，由于設(shè)備絕緣水平低，造成絕緣閃絡(luò)，弧光使相間短路，如果沒有可靠直流電源，開關(guān)拒跳，使事故進(jìn)一步擴(kuò)大而致全部燒毀。

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3應(yīng)用


為了限制和消除這種鐵磁諧振過電壓，通常有三種方法。
1）選用勵(lì)磁特性較好的電壓互感器或改用電容式電壓互感器。
2）在電磁式電壓互感器的開口三角形繞組中加裝阻尼電阻R≤0.4XT(XT為互感器在額定線電壓作用下，換算到低壓側(cè)的單相繞組勵(lì)磁感抗)，可以消除各種諧波的過電壓。
3）在母線上加裝一定的對地電容，諧振也可消除。
在以上三種措施中，主要采用第二種措施，即在電磁式電壓互感器的開口三角加阻尼電阻。此阻尼電阻的加入靠微機(jī)電力諧振診斷消除裝置自動(dòng)控制完成。
為消除鐵磁諧振過電壓，傳統(tǒng)的解決方法是在互感器開口三角繞組上串燈泡或電阻進(jìn)行衰減，這種方法不能從根本上解決問題，而且作用極不明顯。該裝置采用8098單片微機(jī)和智能化的軟件技術(shù)，進(jìn)行鐵磁諧振的診斷，可區(qū)分出諧振、過電壓、單相接地，對各種頻率的諧振可迅速消除，并發(fā)出信號。
該裝置采用8098單片微機(jī)作為核心，對VT開口三角繞組電壓（即零序電壓）進(jìn)行循環(huán)檢測，在正常工況下，該電壓為零，裝置內(nèi)大功率消諧元件處于阻斷狀態(tài)，本裝置CPU啟動(dòng)，對電壓互感器開口三角電壓進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過數(shù)字測量，消除信號干擾，提高可信度等數(shù)字信號處理技術(shù)，然后對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、計(jì)算，診斷當(dāng)前的故障工況，如果是某種頻率的鐵磁諧振，CPU啟動(dòng)消諧電路，使鐵磁諧振在強(qiáng)大的阻尼下迅速消失，同時(shí)裝置給出指示。如果是過電壓或單相接地，CPU作診斷后，裝置分別給出指示和報(bào)警。zui后CPU返回初始化狀態(tài)，并繼續(xù)檢測開口三角電壓。

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4.微機(jī)消諧裝置應(yīng)用后效果


自從該裝置1995年10月投入以來，經(jīng)歷了各種運(yùn)行條件的檢驗(yàn)，如數(shù)次接地故障運(yùn)行、雷電侵入的沖擊、空載運(yùn)行、沖擊合閘運(yùn)行，均沒有這種電壓現(xiàn)象，并且正確指示出各種故障的性質(zhì)，正確動(dòng)作率達(dá)到，因此效果良好。


5.結(jié)束語


電力系統(tǒng)的鐵磁諧振過電壓雖然是一種普通現(xiàn)象，它給電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來了極大的危害，甚至造成嚴(yán)重后果，所以必須采取措施防止其發(fā)生和發(fā)展。如今高科技在電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用，特別是微機(jī)消諧裝置的應(yīng)用，*改變了傳統(tǒng)消除鐵磁諧振的方法，給電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了必要條件。