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電力檢測技術

電網諧振過電壓的限制方法

時間：2008-10-17

電力供電系統上的過電壓現象十分普遍。如果沒有防范措施，隨時都可能發生。引起電網過電壓的因素很多，主要可分為：諧振過電壓、操作過電壓和雷電過電壓。
　　
　　諧振過電壓在正常運行中出現的頻率高且危害大。一旦發生過電壓，往往造成電氣設備的損壞，甚至引發大面積的停電事故。通常，中、低壓電網中過電壓事故大多數都是由諧振現象所引起的。由于諧振過電壓作用的時間較長，而引發諧振的因素又比較復雜，因此在選擇保護措施上存在一定的難度。為了盡可能地防止諧振過電壓的發生，在設計和操作電網設備時，必須進行必要的估算和安排，盡量避免形成嚴重的串聯諧振回路，以防止諧振的發生。
　　
　　在電力生產和電力運行的中、低壓電網中，故障的形式和操作方式是多種多樣的，諧振性質也各不相同。因此，應該了解各種不同類型諧振的性質與特點，掌握其振蕩的性質和特點，制訂防振和消振的對策與措施。目前，我國35kV及以下配電網，大部分仍采用中性點不接地方式運行，一部分采用老式的消弧（消諧）線圈接地。實踐證明，中性點不接地系統中一方面由于電壓互感器鐵芯飽和引起的鐵磁諧振過電壓比較多，盡管采取了不少限制諧振過電壓的措施，如消諧燈、消諧器、TV高壓中性點增設電阻或單只TV等，但始終無法從根本上得到解決，TV燒毀、熔絲熔斷仍不斷發生。另一方面由于中性點不接地運行方式的主要特點是單相接地后，允許維持一定的時間，一般為2小時，不致于引起用戶斷電。但隨著中低壓電網的擴大，出線回路數增多、線路增長，中低壓電網對地電容電流亦大幅度增加，單相接地時接地電弧不能自動熄滅必然產生電弧過電壓，一般為相電壓的3－5倍，甚至更高，致使電網中絕緣薄弱的地方放電擊穿，并會造成相間短路引發設備損壞和停電事故。而采用老式消弧線圈接地方式的系統由于結構的限制，只能運行在過補償狀態，不能處在全補償狀態，所以脫諧度整定的比較大，約在20%－30%，對弧光過電壓無抑制效果。并需要手動調節分接頭，然而此時卻不能隨電網對地電容電流的變化及時將電壓調整到最佳的工作位置，影響功能發揮，也不適應電網無人值班變電所的需要。
　　
　　因此，可以采用自動調諧原理的接地補償裝置，通過過補、全補和欠補的運行方式，來較好地解決此類問題。目前自動調諧接地補償裝置主要是由五大部分組成：接地變壓器、電動式消弧線圈、微機控制部分、阻尼電阻部分、中性點專用互感器和非線性電阻。接地變壓器是作為人工中性點接入消弧線圈。消弧線圈電流通過有載開關調節并實現遠方自動控制，采用予調節方式，即在正常運行方式情況下，根據電網參數的變化而隨時調節消弧線圈的分接頭到最佳位置。自動跟蹤和自動調諧利用微機控制器實現。通過測量位移電壓為主和中性點電流與電壓之間的相位，能夠準確的計算、判斷、發出指令自動進行調整，顯示有關參數：電容電流、電感電流、殘流和位移電壓等。還能追憶、報警、自動打印和信號遠送，滿足無人值班變電所的需要。
　　
　　自動調諧接地補償裝置能夠實現全補償運行或很小的脫諧度，主要是由于在消弧線圈的一次回路中串入了大功率的阻尼電阻，降低中性點諧振過電壓的幅值使之達到相電壓的5%－10%。因為如果當系統的電容電流與消弧線圈工作電流相等時，即在諧振時中性點電壓限制在允許值以下，這樣就可實現全補償方式，這是殘流為最小的最佳工作方式。接地時殘流很小，不會引起弧光過電壓。所以，可在消弧線圈的一次回路中串入大功率的阻尼電阻，增大阻尼率的措施來達到。消弧線圈的脫諧率與電壓及電網的阻尼率有關，當電網形成后其不對稱電壓基本是個固定值，消弧線圈為保證在單相接地時有效地抑制弧光過電壓的產生，要求脫諧率達到±5%以內，那么只有改變阻尼率，才能改變位移電壓，因此應當在消弧線圈回路串入電阻，保證阻尼率，控制中性點位移電壓。在低壓電網中由于中性點不對稱電壓很小，為提高測量精度采用特制的中性點專用互感器，提高檢測靈敏度；非線性電阻的采用對欠補償下的斷線過電壓和傳遞過電壓都有明顯的抑制作用。