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    小電流接地系統(tǒng)鐵磁諧振與單相接地的特征及兩者辨識(shí)

    2018-05-14 07:46:16沈潤(rùn)戴明王志賀
    科技風(fēng) 2018年35期

    沈潤(rùn) 戴明 王志賀

    摘 要:在電力系統(tǒng)中,存在著變壓器、電磁式電壓互感器、消弧線(xiàn)圈等感性設(shè)備,這些設(shè)備容易與線(xiàn)路電容之間形成鐵磁諧振,持續(xù)的鐵磁諧振將會(huì)嚴(yán)重影響電網(wǎng)安全運(yùn)行。本文分別分析了小電流接地系統(tǒng)鐵磁諧振和單相接地的理論特征量,并根據(jù)兩者的特征得出兩者之間的顯性區(qū)別。最后運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),給出一般性結(jié)論,指導(dǎo)變電運(yùn)維人員在處理相關(guān)異常時(shí),能準(zhǔn)確判斷異常性質(zhì),減少誤操作。

    關(guān)鍵詞:不接地系統(tǒng);電磁式電壓互感器;單相接地;鐵磁諧振;特征與辨識(shí)

    電力系統(tǒng)中存在的感性和容性元件讓系統(tǒng)有發(fā)生諧振的可能,諧振的時(shí)候通常會(huì)伴隨著過(guò)電壓和過(guò)電流現(xiàn)象,特別在10kV-35kV非直接接地系統(tǒng)中發(fā)生諧振的概率更高,嚴(yán)重影響了系統(tǒng)安全運(yùn)行,諧振除了會(huì)危及設(shè)備的絕緣、引起設(shè)備過(guò)熱甚至燒毀,還會(huì)降低發(fā)輸變電的效率、干擾通信,對(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行構(gòu)成嚴(yán)重威脅不利于設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行,降低了變供配電的可靠性。[1]

    1 基頻鐵磁諧振特征

    鐵磁諧振時(shí),系統(tǒng)參數(shù)多、理論分析復(fù)雜,為了簡(jiǎn)化分析,得出定性結(jié)論,將小電流接地系統(tǒng)接線(xiàn)圖直接簡(jiǎn)化為圖1 的等效電路圖,以下根據(jù)相關(guān)理論知識(shí)著重分析基頻情況下的鐵磁諧振的特征。

    文獻(xiàn)[2]分析了電壓互感器一相輕度飽和、兩相輕度飽和、一相嚴(yán)重飽和和兩相嚴(yán)重飽和四種情況下的系統(tǒng)電壓特性,并給出了電壓向量。如圖2所示此時(shí)如圖可見(jiàn)A相輕度飽和時(shí),飽和相電壓UA升高,正常兩相電壓UB、UC降低。兩相輕度飽和時(shí)正常相電壓(UA)降低,飽和兩相電壓(UB和UC)升高。

    一相或兩相嚴(yán)重飽和時(shí)根據(jù)ωL和ωC的數(shù)量關(guān)系不同,可能會(huì)產(chǎn)生圖3所示情況,據(jù)圖分析可以得到下列結(jié)論:

    1)系統(tǒng)的A、B、C三相電壓都升高,其中的一相電壓超過(guò)正常運(yùn)行時(shí)的線(xiàn)電壓;2)系統(tǒng)的A、B、C三相電壓都超過(guò)正常運(yùn)行時(shí)的線(xiàn)電壓;3)一相電壓降低,不為零,且另外兩相電壓超過(guò)正常運(yùn)行時(shí)線(xiàn)電壓;4)某相電壓降低但沒(méi)有降低到零,其余兩相電壓升高并相等。

    2 單相接地特征

    在小電流接地系統(tǒng)中,以A相接地為例,單相接地時(shí)中性點(diǎn)電壓為U·0=-U·A1+jωRdC0,式中Rd為接地電阻,C0為系統(tǒng)對(duì)地電容,U·A為電源A相電勢(shì)。單相接地分為金屬性接地和非金屬性接地,非金屬性接地時(shí)候,接地點(diǎn)存在過(guò)渡電阻,因此中性點(diǎn)電壓隨接地點(diǎn)過(guò)渡電阻變化,其相量圖如圖 4 所示軌跡變化,在發(fā)生單相接地故障后,中性點(diǎn)電壓相量的起點(diǎn)N在圖示的半圓上移動(dòng),從單相電壓數(shù)值上分析可以看出單相接地與輕度飽和諧振時(shí)存在相同點(diǎn),但是多數(shù)場(chǎng)景下鐵磁諧振與單相接地存在明顯異常。

    3 鐵磁諧振與單相接地辨識(shí)判據(jù)

    由于鐵芯飽和程度不容易從現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)象上判斷,這就給運(yùn)行值班人員的有效鑒別單相接地和鐵磁諧振帶來(lái)了一定的困難。因此需要根據(jù)以往運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)結(jié)合鐵芯發(fā)生飽和的開(kāi)率,進(jìn)一步總結(jié)提煉單相接地和鐵磁諧振的特征,從而為運(yùn)行值班人員提供分析判斷的依據(jù)。

    電力系統(tǒng)中10kV-35kV中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時(shí),由于不構(gòu)成直接的短路回路,會(huì)在接地點(diǎn)流過(guò)電容電流,當(dāng)發(fā)生金屬性接地,接地相的電壓為零,另外兩相電壓升高為線(xiàn)電壓。

    鐵磁諧振一般包括基頻、分頻或者高頻;根據(jù)相關(guān)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),當(dāng)通過(guò)電源向僅帶電壓互感器的空母線(xiàn)突然合閘送電的時(shí)候比較容易產(chǎn)生基頻諧振;而發(fā)生單相接地故障的時(shí)候比較容易產(chǎn)生分頻諧振;高頻諧振發(fā)生概率比較小?;l諧振現(xiàn)象:兩相對(duì)地電壓升高,另外一相對(duì)地電壓降低,或者兩相對(duì)地電壓降低,另外一相對(duì)地電壓升高;分頻諧振特征:三相對(duì)地電壓同時(shí)或依此升高,電壓表指示在同范圍內(nèi)低頻擺動(dòng)。

    4 結(jié)論

    針對(duì)10kV-35kV中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)單相接地與鐵磁諧振的問(wèn)題,利用向量分析方法分別分析了基頻鐵磁諧振與單相接地故障的特征,最后根據(jù)相關(guān)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),總結(jié)了現(xiàn)實(shí)中常見(jiàn)的兩者之間辨識(shí)現(xiàn)場(chǎng),以便具體工作中借鑒和運(yùn)用。

    參考文獻(xiàn):

    [1]楊秋霞.電力系統(tǒng)鐵磁諧振的數(shù)字仿真及小波分析[D].華北電力大學(xué)(北京),2001.

    [2]齊鄭,董迪,楊以涵,等.中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)鐵磁諧振與單相接地辨識(shí)技術(shù)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2010,34(1):55-58,83.

    作者簡(jiǎn)介:沈潤(rùn)(1989-),男,碩士,工程師,現(xiàn)從事變電運(yùn)維管理工作。

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