中压电网谐振过电压的抑制措施Word格式文档下载.docx
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并能远程遥控、遥信、遥测和遥调,以适应变电站无人值班的需要。
对由电压互感器铁芯饱和引起的铁磁谐振过电压的限制必须使系统参数发生较大的变化才能将谐振过电压抑制住。
如果在系统的中性点上接人消弧线圈破坏它的谐振条件,PT的励磁感抗比较大(千欧至兆欧级),而消弧线圈的感抗(百欧级)比较小,这样谐振条件ωL=1/ωC很难满足,谐振就不会发生。
有了消弧线圈后,电容对小感抗放电,PT中电流就很小而不会烧毁了。
所以在中性点接人消弧线圈,对于由电压互感器铁芯饱和引起的铁磁谐振过电压具有很好的限制作用。
自动跟踪消弧线圈及接地选线装置的不断完善和推广应用,为中压电网中性点经消弧线圈接地提供了技术保障。
为此,在我国采用中性点经消弧线圈接地方式是我国中压电网的发展方向。
高压送电线路雷击闪络跳闸原因分析
2010-02-1314:
22:
19作者:
红螃蟹来源:
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摘要:
通过分析高压送电线路雷击闪络跳闸产生的原因,在进行送电线路设计时,针对雷击情况,提出一些合理的防雷方式,以提高送电线路耐雷水平。
关键词:
送电线路;
雷击跳闸;
设计应用
0引言
随着国民经济的发展与电力需求的不断增长,电力生产的安全问题也越来越突出。
对于送电线路来讲,雷击跳闸一直是影响高压送电线路供电可靠性的重要因素。
由于大气雷电活动的随机性和复杂性,目前世界上对输电线路雷害的认识研究还有诸多未知的成分。
进行高压送电线路设计时要全面考虑,综合分析每一条线路的具体情况,通过安全、经济、质量比较,选取有针对性的防雷设计技术措施,以达到提高供电可靠性的目的。
1设计的原则
线路防雷保护首先在于抓好基础工作,目前国内外在雷电防护手段上并没有出现根本的变化,很大程度上要依赖传统的技术措施,只要运用得好,仍然是可以信赖的。
对已投运的线路,应结合地区的地貌、地形、地质以及土壤状况与接地电阻的合理水平给出正确的评价,找出可能存在薄弱环节或缺陷,因地制宜地采取措施。
2雷击跳闸分析
高压送电线路遭受雷击的事故主要与四个因素有关:
线路绝缘子的50%放电电压;
有无架空地线;
雷电流强度;
杆塔的接地电阻。
高压送电线路各种防雷措施都有其针对性,因此,在进行高压送电线路设计时,我们选择防雷方式首先要明确高压送电线路遭雷击跳闸原因。
2.1高压送电线路绕击成因分析
根据高压送电线路的运行经验、现场实测和模拟试验均证明,雷电绕击率与避雷线对边导线的保护角、杆塔高度以及高压送电线路经过的地形、地貌和地质条件有关。
对山区的杆塔,我们的计算公式是:
山区高压送电线路的绕击率约为平地高压送电线路的3倍。
山区设计送电线路时不可避免会出现大跨越、大高差档距,这是线路耐雷水平的薄弱环节;
一些地区雷电活动相对强烈,使某一区段的线路较其它线路更容易遭受雷击。
2.2高压送电线路反击成因分析
雷击杆、塔顶部或避雷线时,雷电电流流过塔体和接地体,使杆塔电位升高,同时在相导线上产生感应过电压。
如果升高塔体电位和相导线感应过电压合成的电位差超过高压送电线路绝缘闪络电压值,即Uj>
U50%时,导线与杆塔之间就会发生闪络,这种闪络就是反击闪络。
序号对照项目反击绕击1雷电流测量电流较大(结合电流路径)电流较小(结合电流路径)2接地电阻大小3闪络基数及相数一基多相或多基多相单基单相或相临两基同相4塔身高度较高较低5地形特点一般,不易绕击山坡及山顶易绕击处6闪络相别耐雷水平低相(如下相)易绕击的相(如上相)
由以上公式可以看出,降低杆塔接地电阻Rch、提高耦合系数k、减小分流系数β、加强高压送电线路绝缘都可以提高高压送电线路的耐雷水平。
在实际设计中,我们着重考虑降低杆塔接地电阻Rch和提高耦合系数k的方法作为提高线路耐雷水平的主要手段。
3高压送电线路设计防雷措施
清楚了送电线路雷击跳闸的发生原因,对照下面表1内容,我们就可以有针对性的对设计中送电线路经过的不同地段,不同地理位置的杆塔采取相应的防雷措施。
⑴加强高压送电线路的绝缘水平。
高压送电线路的绝缘水平与耐雷水平成正比,加强零值绝缘子的检测,保证高压送电线路有足够的绝缘强度是提高线路耐雷水平的重要因素。
我们在设计高压线路时充分比较各种绝缘子的性能,分析其特性,认为玻璃绝缘子有较好的耐电弧和不易老化的优点,并且绝缘子本身具有自洁性能良好和零值自爆的特点。
特别是玻璃是熔融体,质地均匀,烧伤后的新表面仍是光滑的玻璃体,仍具有足够的绝缘性能,所以设计中我们多考虑采用玻璃绝缘子。
⑵降低杆塔的接地电阻。
高压送电线路的接地电阻与耐雷水平成反比,根据各基杆塔的土壤电阻率的情况,尽可能地降低杆塔的接地电阻,这是提高高压送电线路耐雷水平的基础,是最经济、有效的手段。
对于土壤电阻率较高的疑难地区的线路,则应跳出原有设计参数的框框,特别是要强化降阻手段的应用,如增加埋设深度,延长接地极的使用,就近增加垂直接地极的运用
⑶根据规程规定:
在雷电活动强烈的地区和经常发生雷击故障的杆塔和地段,可以增设耦合地线。
由于耦合地线可以使避雷线和导线之间的耦合系数增大,并使流经杆塔的雷电流向两侧分流,从而提高高压送电线路的耐雷水平。
⑷适当运用高压送电线路避雷器。
由于安装避雷器使得杆塔和导线电位差超过避雷器的动作电压时,避雷器就加入分流,保证绝缘子不发生闪络。
根据实际运行经验,在雷击跳闸较频繁的高压送电线路上选择性安装避雷器可达到很好的避雷效果。
目前在全国范围已使用一定数量的高压送电线路避雷器,运行反映较好,但由于装设避雷器投资较大,设计中我们只能根据特殊情况少量使用。
4其它方面
作为设计部门,我们在进行送电线路设计时还应注意以下几点:
(1)在选择高压送电线路路径时,应尽量避开雷电多发区或对防雷不利的地方;
对于易受雷击的杆塔接地,要尽量降低接地电阻。
(2)在选择避雷方式时也要充分考虑本地区的防雷经验及特点,选用合适的避雷方法;
(3)对于雷击多发区也应当减少大档距段的设计和在规程允许的范围内降低塔高。
(4)加强高压送电线路的验收。
对于新投产的高压送电线路,做好高压送电线路的验收工作,抽查接地体的埋深是否符合规程的要求,射线长度是否达到设计的长度,接地体与接地引下线是否有可靠的电气连接,这些都是保证杆塔可靠防雷基础。
(5)对已投运的线路,生产单位要加大对老旧线路的投资和改造力度,对运行中发现问题较多的线路、雷击频发区段,要集中人力、资金,尽快进行改造。
5结束语
在总结了送电线路防雷工作存在的问题和如何运用好常规防雷技术措施的基础上,我们认为雷电活动是小概率事件,随机性强,要做好送电线路的防雷工作,就必须抓住其关键点。
综上所述,为防止和减少雷害故障,设计中我们要全面考虑高压送电线路经过地区雷电活动强弱程度、地形地貌特点和土壤电阻率的高低等情况,还要结合原有高压送电线路运行经验以及系统运行方式等,通过比较选取合理的防雷设计,提高高压送电线路的耐雷水平。
雷电活动是一个复杂的自然现象,需要电力系统内各个部门的通力合作,才能尽量减少雷害的发生,将雷害带来的损失降低到最低限度。
6kV厂用电谐振过电压分析及预防
28:
30作者:
宋士强来源:
0网友评论0条
摘 要:
在中性点不接地电力系统中,由于电磁式电压互感器激磁特性的非线性,当电压发生波动使网络中电抗接近容抗时,便产生谐振过电压,影响电气设备安全运行。
为此,从两起典型的6kV厂用电谐振过电压入手,分析计算产生谐振过电压的条件及其现象。
最后,阐述了解决谐振过电压问题所采取的措施。
关键词:
厂用电;
谐振;
过电压;
电压互感器;
分析;
措施
1 谐振过电压产生条件、特点和危害
在中性点不接地电力系统中,由于电磁式电压互感器(TV)激磁特性的非线性,当电压发生波动使网络中电抗接近容抗时,便产生谐振过电压。
特别是遇有激磁特性不好(易饱和)的TV及系统发生单相对地闪络或接地时,更容易引发谐振过电压。
轻者令到TV的熔断器熔断、匝间短路或爆炸;
重者则发生避雷器爆炸、母线短路、厂用电失电等严重威胁电力系统和电气设备运行安全的事故。
2 两起谐振过电压及其分析
2.1 铁心饱和过电压
这种过电压最常见于投空母线时,由于系统电压偏高致使激磁特性差的TV饱和,当TV电抗降至和系统对地容抗相等时便引发谐振过电压。
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,应引起我们注意,请看下面实例。
2.1.1 事发经过
东北某发电厂6kV厂用电运行方式如图1。
1998年10月8日8时58分,6kVⅢ段工作电源开关632甲、632乙跳闸,3号炉甲、乙送风机和3号机循环水泵跳闸,备用电源开关630甲、乙联动,6kVⅢA和ⅢB段母线电压表无指示,3号炉甲、乙送风机强送未成功,发电机组与电网解列。
事后检查发现6kVⅢ段母线有电压,判断是TV保险熔断,使带有低压保护设备跳闸,恢复TV保险后,3号机组于当天9时55分重新并网。
2.1.2 原因分析
事故发生时,与6kVIIIA段相联的输煤I段上有停3号炉除渣泵电动机的操作,由于6kVⅢ段的2台TV的熔断器三相均熔断,因而初判发生了三相谐振过电压。
6kVⅢA、ⅢB和输煤Ⅰ段上三台TV均是JDZJ-6型干式电压互感器,其激磁特性试验数据如表1。
a)计算激磁感抗
从表1中可计算出TV在线电压下激磁感抗为
因三台TV为同一制造厂同一批产品,故激磁特性相近,则3台TV总对地感抗为
b)计算6kVⅢ段及输煤Ⅰ段设备对地电容及容抗
3号高压厂用变压器至632甲、乙开关电缆总长724m,对地电容0.432μF;
6kVⅢA段至输煤Ⅰ段电缆长度722m,对地电容0.430μF;
甲、乙送风机、1号燃油工作变压器、3号机低压厂用工作变压器、3号机循环水泵、低压厂用公用变压器总对地电容0.884μF;
6kVⅢ段辅机对地电容0.065μF。
则
c)将图1用等效电源方法等效成两端口网络,如图2所示(L1,L2,L4为6kVⅢA段、ⅢB段和输煤Ⅰ段TV的激磁电感,L3为电缆电感)。
d)谐振频率估算
按照H.A.Peterson谐振曲线,纵坐标为
如图2
所示。
本次谐振落在分频谐振区A点,由H.A.Peterson谐振理论可知,此时发生的谐振频率是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。
该厂6kVⅢ段在未引入6kV输煤Ⅰ段前未曾发生铁磁谐振,其谐振参数计算如下:
计算电容为从总电容中减去711开关以后输煤Ⅰ段对地电容,
对地容抗
计算感抗为2台并联TV的感抗,
这一点落在图3中B点处,在谐振区外,故发生谐振概率大为降低。
2.2 单相对地闪络激发电感-电容效应过电压
网络中电感、电容匹配不好或者TV激磁特性不好,当外界电压波动,尤其是系统中发生单相对地闪络时,故障相等值的电容就会与另外两相等效电感形成谐振参数,但当此电压升高时,电容上电压较电感上电压升高快,因而故障相阻抗又等值成感抗,从而谐振参数被破坏,使电压升高有限,因而称之为电感-电容效应电压。
请看下面实例。
2.2.1 事发经过
2002年3月28日,南方某电厂(2×
200MW)2号机组8时并网(1号机组处于检修中),厂用电由6kV备用B段提供,运行方式如图4所示。
10时39分,6kV备用B段发“接地”光字牌,10时40分发电压回路“断线”光子牌,6kV备用B段发“TV回路断线”光子牌,2号炉送风机、2号炉给水泵、2号机凝结水泵、2号机循环水泵(同在6kVⅡB段运行)跳闸,6kV备用段电源开关位置正常,部分设备联动成功,2号机组维持运行。
就地检查发现6kVⅠB段、ⅡB段和备用B段TV一次熔断器三相均熔断,ⅡB段TV间隔烟雾较大且有焦味。
12时25分启动2号送风机运行,但发现其开关间隔冒烟起火,停电后确认真空开关W相阻容吸收器烧坏,14时45分更换阻容吸收器后,重新送2号炉送风机运行。
13时45分测量6kV备用B段TV、避雷器绝缘良好后,恢复该TV小车运行。
14时2号机组厂用电转由本机带,14时20分发现6kV备用B段TV的V相一次熔断器熔断,且TV温度很高,更换后重新投入运行。
2.2.2 原因分析
从谐振发生时出现的现象以及事后对设备进行检查试验可以得出结论:
是产生电感-电容效应过电压导致上述现象发生,而最后6kV备用B段TV的V相烧坏则是在谐振时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?
事发前几天空气相对湿度一直高达95%左右,设备绝缘水平明显下降。
运行中2号送风机真空开关W相阻容吸收器对地发生持续闪络,直到高阻接地,使系统L3相对地总电容和该相TV电感并联后等效成容性负载。
而L1,L2两相由于电压升高,TV激磁电流在过相电压后增加迅速,因而等效成感性负载。
由于正常运行时TV感抗远大于系统对地容抗,因而当电压变化使L1,L2两相等值感抗降至和L3相容抗接近时,系统便发生了谐振。
谐振时由于电容电压较电感电压升高更快,如图5所示c点对应的
,因而L3相又等效成感性负载,从而破坏了谐振维持的条件,所以又称这种谐振为电感-电容效应。
发生电感-电容效应使三相TV同时饱和,激磁电流超过TV一次熔断器额定电流,使熔断器同时熔断;
L3相对地闪络高阻接地时母线电压降低,低电压保护动作切断6kVⅡB段所有负荷。
具体计算如下:
a)TV激磁感抗计算
事后对6kVⅠB段TV进行激磁特性试验的数据见表2。
从表2中计算出TV相电压和线电压下激磁感抗分别为:
b)计算6kV工作及备用B段对地电容仿上,算出ⅠB段设备每相对地总电容C2=0.996μF,ⅡB段每相设备对地总电容C4=0.811μF,备用B段电缆及高压厂用备用电源变压器低压侧B分支电缆每相对地电容CB=1.128μF,最后求得每相对地总电容
c)谐振频率估算谐振等值电路如图6所示,其中:
根据H.A.Peterson理论,本次XC/XL=3.26/50=0.065,落在图3第一区内,即产生了1/2次电源频率谐振。
这也和通常理论相吻合。
从图3可知:
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,两种谐振现象都有可能发生,或者从一种状态过渡到另一种状态;
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谐振。
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。
第一类是:
改变电容、电感参数,使其远离谐振匹配条件,如对实例一的分析,除去输煤Ⅰ段后,谐振点落在H.A.Peterson谐振曲线B点,这样发生谐振条件相对减少;
每相母线上安装电容器,使容抗始终大于感抗不满足谐振产生条件;
采用激磁特性好的TV,并使TV组中3台TV激磁特性相近,限制同一系统中TV并联台数;
或选用容性TV(如在220kV及以上系统中用电容式电压互感器);
在TV高压侧中性点串接单相TV或系统中性点经消弧线圈接地等。
第二类是:
消耗谐振能量,阻尼抑制或消除谐振发生。
如在TV高压侧中性点串接电阻器;
在开口三角侧接入非线性电阻器等。
3.2 具体措施
a)考虑使阻抗参数尽量避开谐振区,对发生谐振较频繁的6kV厂用电,应考虑将6kV电源变压器中性点改为经消弧线圈接地。
b)在多台并联运行TV中性点加装阻尼线阻R0,只要满足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距离。
对于JDXJ-6型TV可选用10kΩ,100W,150~200mm电阻器;
或在开三角处经刀闸并联一个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,过2~3s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装置。
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150~200W功率白炽灯串接在开口三角侧。
d)维护好厂用电其它负荷,避免发生对地闪络或接地等事故引起的谐振过电压。
e)要按H.A.Peterson理论认真核算不同运行方式下每相对地容抗和感抗比。
就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每相对地容抗和感抗比均落在0.01~0.08之间,故均有可能产生分频谐振。
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,使之比值小于0.01。
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- 关 键 词:
- 压电 谐振 过电压 抑制 措施