10kV中性点不接地系统铁磁谐振原因分析及消谐措施探讨.doc

10 kV中性点不接地系统铁磁谐振原因分析及消谐措施探讨 摘要：本文就中性点不接地系统10 kV配电所中由于接入三相五柱电压互感器产生铁磁谐振原因进行分析，并对各种消谐措施进行探讨。 关键词：配电所　铁磁谐振　消谐 1 10 kV配电所电压互感器运行及出现谐振情况 我段管内10KV配电所均为中性点不接地系统（小电流接地），各配电所的每一段母线上均接有一台三相五柱式电压互感器（PT），其一次线圈中性点直接接地。由于电网对地电容与PT的线路电感构成谐振条件，在运行中经常出现铁磁谐振现象，引起过电压，出现“虚幻接地”或烧断PT高压保险，甚至在运行中出现过PT一次侧零相瓷瓶内部引线烧断的现象。下面仅列举岱岳配电所2000年出现谐振过电压及PT保险熔断的部分事例： ① 2000年3月5日13：15，岱岳配电进线一开关跳闸，Ⅰ段母线PT高压保险熔断3相。跳闸原因是线路瞬间故障。 ② 2000年3月18日20：50，岱岳配电Ⅰ段母线PT高压保险B相在运行中熔断。 ③ 2000年3月23日8：51，岱岳配电自闭一、自闭二开关跳闸，发“电压回路断线”、“10KV系统接地”光字牌，自闭母线PT高压保险熔断。原因是自闭线路故障。 ④ 2000年6月11日，岱岳配电所全所停电春防试验，在作业结束后送电合电源进线开关时，发“10KV系统接地”光字牌，出现“虚幻接地”现象，馈线送电后复归。 2 铁磁谐振过电压产生原理 在中性点不接地系统中，为了监视系统的三相对地电压，配电所内10 kV母线上常接有Y/Y/接线的三相五柱电磁式PT，其电气结线见图1。 图1 10KV PT未装消谐装置时电气示意图 正常时PT的励磁阻抗很大，系统对地阻抗呈容性，三相电压基本平衡，中性点的位移电压很小。但在系统出现暂态过程时，如单相接地的发生和消失等，都会使PT中暂态励磁电流急剧增大，感值下降，于是三相电感值有所不同，在PT的开口三角处出现零序电压。 设L0为PT三相并联的零值电抗，当L0与3C0回路达到固定振荡频率ω0时，将会在系统中产生谐振现象。随着线路的延长，依次发生1/2次分频谐振、高次谐振。当发生谐振时，由于PT感抗显著下降，励磁电流急剧增大，可达到额定值的数十倍，造成PT烧毁或保险熔断。 2.1 分频谐振 当系统发生1/2次谐波时，会使PT开口三角处呈现电压，这可以从PT二次侧开口三角的接线原理分析，其原理接线如图1所示。正常运行时电压相量如图2所示，图中：mn=a+b+c=0 考虑PT误差以及三相系统对地不完全平衡，在开口三角处也可能有数值不大的不平衡电压输出，但不足以使接在其上的电压继电器动作。 当系统出现低频谐振时，电压的正弦波形中含有1/2次谐波分量，如以B相为参考相量，则开口三角处的电压为： mn=a+b+c =mSinω(t+120o)+mSinωt+mSinω(t-120o) =m [Sin(ωt+60o)+ Sinωt+Sin(ωt-60 o)] =2m Sinωt =2b 其相量如图3所示。可见当发生1/2次谐波谐振时，在PT二次侧开口三角处所显现的电压是相电压中1/2次谐波分量的2倍，当这个分量足够大时，就会使接在开口三角处的电压继电器动作，造成单相接地假象。 2.2 三次谐波谐振 当系统出现高次谐波谐振时，以三次谐波谐振为例，此时电压的正弦波形中含有三次谐波分量，仍以B相为参考相量，则PT开口三角处的电压为： 可见当发生三次谐波谐振时，在PT二次侧开口三角处所显现的电压是相电压中三次谐波分量的3倍，当这个分量足够大时，就会使接在开口三角处的电压继电器动作，造成单相接地假象。 3 常用消谐措施的探讨 通过有关研究及在实践中应用证明：在PT的一次侧中性点串接复合电阻消谐器，随着R的增大，谐振的范围缩小，当满足R≥6%Xm时可消除一切铁磁谐振；在PT开口三角绕组接入电阻，相当于在PT的励磁电感之中并入电阻，能够限制和消除谐振。 3.1　PT中性点经消谐器接地 从各配电所安装消谐器运行情况来看，消谐器抑制谐波的效果较为明显。原理图见图4。 图4 10KVPT一次侧中性点经消谐器接地时电气示意图 PT一次侧中性点串入的消谐装置是一种特别配置的非线性复合电阻，它的接入相当于在PT一次侧每相对地都接入电阻，能够起到抑制PT过电压、过电流、阻尼和抑制谐波的作用。 3.1.1　消谐器的消除谐振作用 安装消谐器后，系统感容等效电路可用图5表示。 图5 安装消谐器后系统感容等效电路及分析示意图 回路的电势平衡方程式为： 其中：E——系统等效电势 就其绝对值而言，存在下列关系： 此式可转化为：