摘要:長期以來,石河子電網6~35 kV系統均采用不接地運行方式。這種運行方式在系統發生單相接地時,允許一定的時間內帶故障運行,因而大大提高了系統的供電可靠性。隨著區域電網的超前發展,系統對地電容也迅速增大。在系統發生某些擾動時,極易引發系統內電磁式電壓互感器的飽和,激發諧振過電壓,導致系統接地電壓互感器(TV)高壓保險熔斷燒毀,嚴重時出現設備閃絡跳閘。根據本地區電網的實際情況,選擇了不同的措施來抑制由于TV飽和引起的諧振過電壓。
1 TV三角形開口裝設消諧電阻
由110/35 kV紫泥泉變電站35 kV設備,35 kV紅溝變電站及石場變電站的35 kV設備,以及它們之間的35 kV聯絡線(紫紅線:20 km,紫石線:8 km)組成局部的35 kV系統,其所帶的負荷常年在較低水平,自建成后,頻繁發生諧振,每年都有數個35 kV TV噴油燒毀,損失慘重。嚴重威脅著電網的安全運行。經由分析該系統發生分頻諧振的區域為 XC0/XL = 0.01~0.08 (1) 發生基波諧振的區域為 XC0/XL = 0.08~0.5 (2) 式中 XC0——系統的零序電容容抗; XL——電壓互感器(tv)單相繞組在額定線電壓下的激磁阻抗。 輸電線路的電容電流一般采用下式計算 I C0= 3Uφ(1/Xco)×103 (3) 式中 Uφ——相對地電壓,kV。 由式(3)可求得該35 kV系統零序電容容抗XC0為0.0187 MW。這幾個站的JDJJ2-35型TV的激磁阻抗,約在2.2 MW左右,代入式(1)中可求得XC0/XL = 0.0256,該值落在1/2分頻諧振范圍,因此當該系統有單相接地、雷擊、合閘等條件激發時,將產生分頻諧振。此時,電壓互感器的勵磁電流急劇增加,可高達額定勵磁電流的幾十倍以上,從而造成電壓互感器的燒毀。為了抑制TV的分頻諧振,選擇了在TV二次三角形開口處并聯一阻尼電阻,其阻值可由下式求出 R = XL/K2 (4) 式中 XL——系統感抗; K——tv變比系數。 將相關參數代入等式(4)可得:R = 25 W。由于天氣原因,檢修人員只在紫變,石場變的35 kV TV開口三角形裝設了25 W的阻尼電阻,而紅溝變未能及時安裝。暴風雨過后,紅溝變有兩臺35 kV TV又因諧振而噴油燒毀。后來將紅溝變更換TV后的二次開口三角形裝上的阻尼電阻。現運行近一年,該35 kV系統的所有TV再未發生因諧振而燒毀的事故。經驗表明,必須在同一系統,所有TV二次開口三角裝設阻尼電阻,才能有效的抑制諧振。
2 Tv中性點裝設阻尼電阻
石河子電網很多變電站分布在邊遠的農牧團場,負荷以季節性的農業灌溉,棉花加工為主,變化起伏很大。在10 kV線路輕載時,遇到線路上接地故障,或值班員拉路查找接地點時,都時常引發10 kV系統諧振,站內三相指針式電壓監控儀表的表針全部打到頭,數分鐘不返回,隨后就是10 kV TV保險的熔斷,電壓回零。經檢查TV絕緣嚴重降低,高壓對低壓繞組及高壓對地的絕緣電阻已不足2 MW,無法投入運行。也曾試圖用第一種辦法解決,但考慮到團場10 kV電網屬農電公司管理,線路參數處于經常變化之中,確切的參數無法及時收集。因此采取了在TV一次中性點對地接入LXQ-10型阻尼電阻。它的直流特性與傳統的RXQ消諧器相近,但結構設計迥異,具有體積小,重量輕,表面經過特殊處理,戶內戶外可通用,安裝也很方便的特點。在幾個易發生10 kV系統諧振的變電站安裝后,效果良好。但在選擇阻尼電阻時應注意TV的絕緣等級是全絕緣還是半絕緣,若是半絕緣應選擇弱絕緣型的LXQ-10阻尼電阻與TV相匹配。此外該阻尼電阻不能固定在JDZJ-10型TV的緊固螺栓上,因為該處是不接地的,而應與接地螺栓相連接,并檢查接地良好。
3 裝設抗諧振全絕緣電壓互感器
本地區35 kV小拐鄉無人變電站,距離石河子市區150 km,路況不好,變電所的數據遠傳功能還未完善。每當線路有接地時,不能及時發現,接地故障不能在規程規定的時間內消除,造成戶外10 kV干式電壓互感器多次燒壞。直到幾天后有人巡視時才發現。針對這種情況,選擇勵磁特性飽和點較高的抗諧振全絕緣電壓互感器,使其可以在系統有接地時,能夠長時間運行而不燒毀。該設備已投入近半年,狀況良好。
4 裝設消弧線圈自動調諧裝置
位于石河子市區的幾個變電站,電纜出線多,接地電容電流很大,發生接地后電弧不易熄滅,容易激發TV的飽和諧振過電壓和間歇性的弧光接地過電壓,導致事故跳閘率上升。為了提高市區供電的可靠性,減少諧振過電壓發生的機會,裝設了消弧線圈自動調諧裝置。該裝置可以自動調整消弧線圈的感性電流,補償故障點的電容電流,使故障點的殘流減少,從而達到自然熄弧目的,抑制過電壓的產生。運行經驗表明,消弧線圈對抑制電磁式電壓互感器飽和而產生的諧振過電壓,降低線路的事故跳閘率有明顯作用。
但在選擇消弧線圈時有以下幾個問題應引起重視:
·要測算所裝設電網的電容電流;
·要考慮電網的發展趨勢,合理選擇消弧線圈的容量;
·選擇質量、性能可靠的自動跟蹤補償測控系統。
城西的變電站,10 kV出線均為架空線路。在選擇消弧線圈時,沒有充分考慮到該變電站的發展,等到裝置投運時,消弧線圈的容量已不能滿足補償要求,造成接地變中性點電壓過高,三相電壓不平衡,脫諧度達到-33%,殘流超過10 A。故障點的電容電流得不到有效補償,電弧仍可導致電壓互感器的飽和而引發諧振。最后不得不對這套裝置進行增容改造。
選擇的以上幾種防治TV諧振過電壓的措施,各有其優缺點,所需的投入和產生的經濟效益也不相同。整改一年多來,效果令人滿意。所以在選用適合本地區電網切實可行的消諧措施時,要因地制宜,周全考慮,用最經濟有效的辦法來確保電網設備的安全運行。