符 剛，閆 虹

(神華國華綏中發(fā)電有限責(zé)任公司，遼寧 葫蘆島 125222)

1 000 MW機(jī)組高廠變低壓側(cè)相電壓異常原因分析

符 剛，閆 虹

(神華國華綏中發(fā)電有限責(zé)任公司，遼寧 葫蘆島 125222)

分析了某電廠1 000 MW機(jī)組主變沖擊試驗(yàn)過程中，高廠變低壓側(cè)相電壓出現(xiàn)異常的原因，并提出解決方法，實(shí)施后問題得到解決。

沖擊試驗(yàn);中性點(diǎn)位移;消諧裝置;分析;措施

1 接線方式

某電廠1 000 MW機(jī)組電氣接線方式為發(fā)電機(jī)經(jīng)出口斷路器接至主變低壓側(cè)、2臺高廠變高壓側(cè)，發(fā)電機(jī)出口電壓為27 kV、主變高壓側(cè)電壓為500 kV，主變出口經(jīng)廠內(nèi)500 kV變電所以3/2接線方式接至電網(wǎng)。2臺高廠變低壓側(cè)分支為6 kV電壓等級，中性點(diǎn)不接地，6 kV母線經(jīng)接地變接地。

在主變沖擊試驗(yàn)過程中高廠變低壓側(cè)相電壓出現(xiàn)異常，主變、1號高廠變、2號高廠變通過500 kV開關(guān)送電至發(fā)電機(jī)出口刀閘及高廠變低壓側(cè)，共進(jìn)行4次沖擊試驗(yàn)。

第1次充電試驗(yàn)，合500 kV開關(guān)對主變及1號高廠變、2號高廠變進(jìn)行充電，檢查發(fā)現(xiàn)1號高廠變低壓側(cè)B分支、2號高廠變低壓側(cè)B分支相電壓異常，線電壓正常，1號高廠變低壓側(cè)A分支、2號高廠變低壓側(cè)A分支相電壓、線電壓均正常。10 min后，斷開500 kV開關(guān)，主變、1號高廠變、2號高廠變停電，投入主變、1號高廠變、2號高廠變風(fēng)冷系統(tǒng)。

10 min后進(jìn)行第2次充電試驗(yàn)，充電10 min。檢查發(fā)現(xiàn)1號高廠變低壓側(cè)B分支、2號高廠變低壓側(cè)B分支相電壓異常，線電壓正常，1號高廠變低壓側(cè)A分支、2號高廠變低壓側(cè)A分支相電壓、線電壓均正常。

10 min后進(jìn)行第3次充電試驗(yàn)，充電10 min。檢查發(fā)現(xiàn)1號高廠變低壓側(cè)B分支、2號高廠變低壓側(cè)B分支相電壓異常，線電壓正常，1號高廠變低壓側(cè)A分支、2號高廠變低壓側(cè)A分支相電壓、線電壓均正常?，F(xiàn)場記錄數(shù)據(jù)如表1所示。

第4次充電試驗(yàn)時，1號高廠變低壓側(cè)B分支帶6 kV母線、母線接地變壓器、母線電壓互感器(TV)進(jìn)行充電試驗(yàn)，其它分支空載。檢查發(fā)現(xiàn)1號高廠變低壓側(cè)B分支相電壓、線電壓均正常;2號高廠變低壓側(cè)B分支相電壓異常，線電壓正常;1號高廠變低壓側(cè)A分支、2號高廠變低壓側(cè)A分支相電壓、線電壓均正?！，F(xiàn)場數(shù)據(jù)如表2所示。

表1 2號高廠變低壓側(cè)B分支TV電壓

2 理論分析

該廠高廠變低壓進(jìn)線系統(tǒng)設(shè)計(jì)為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，當(dāng)帶母線運(yùn)行時變?yōu)橹行渣c(diǎn)接地 (通過接地變壓器接地)系統(tǒng)。中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)正常運(yùn)行時，電壓互感器的勵磁阻抗足夠大，系統(tǒng)對地阻抗是容性，三相基本平衡，系統(tǒng)中性點(diǎn)的位移電壓很小。在主變做沖電試驗(yàn)時，6 kV工作進(jìn)線電壓互感器將受到?jīng)_擊，某一相或二相繞組內(nèi)出現(xiàn)巨大的暫態(tài)涌流，使電壓互感器飽和。根據(jù)電壓互感器三相電感飽和程度的不同，將發(fā)生二相電壓升高，一相電壓降低，出現(xiàn)較高的位移電壓。此時，中性點(diǎn)有較高的位移電壓 (中性點(diǎn)的位移現(xiàn)象)。中性點(diǎn)的位移現(xiàn)象使兩相對地電壓升高，一相對地電壓降低，與系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)單相接地相仿，但并不是單相接地，可稱為虛幻接地現(xiàn)象。中性點(diǎn)的位移電壓愈高，相對地最高電壓愈大，而線電壓是不變的，所以4次充電試驗(yàn)線電壓均正常。當(dāng)?shù)?次1號高廠變低壓側(cè)B分支帶母線充電時，電源中性點(diǎn)通過6 kV母線接地變壓器接地，一次電壓互感器繞組分別與各項(xiàng)電源電勢連接，系統(tǒng)內(nèi)各點(diǎn)電位被固定，不會出現(xiàn)中性點(diǎn)位移過電壓。

鐵心的磁飽和會引起電流、電壓波形畸變，產(chǎn)生諧波，可能產(chǎn)生諧波諧振過電壓，當(dāng)線路很長、電容很大或電壓互感器勵磁電感很大，導(dǎo)致回路自振頻率很低，有可能發(fā)生分次諧波諧振過電壓。反之線路很短，電容很小或互感器的勵磁電感很小(電網(wǎng)中有多臺互感器)時，其自振頻率很高，有可能產(chǎn)生高次諧波諧振過電壓，兩者的表現(xiàn)形式都是三相對地電壓同時升高，但長線路分次諧波諧振過電壓具有忽高忽低低頻振蕩的特點(diǎn)?；ê透叽沃C波諧振過電壓一般很少超過感抗電壓降的3倍，因此，除非存在弱絕緣設(shè)備，一般是不危險的，但勵磁電流會增加幾十倍，引起高壓熔斷器熔斷，嚴(yán)重的會造成進(jìn)線TV過熱燒損。諧振過電壓與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、容量、參數(shù)、運(yùn)行方式及各種安全自動裝置的特性有關(guān)。諧振過電壓除增大絕緣承受電壓外，還對選擇過電壓保護(hù)裝置有重要影響。諧振過電壓包括線性諧振過電壓和非線性 (鐵磁)諧振過電壓，一般在操作過程中或系統(tǒng)元件故障引起電壓發(fā)生波動使網(wǎng)絡(luò)中電抗接近容抗時，便產(chǎn)生諧振過電壓。因此，應(yīng)采取措施，避免產(chǎn)生諧振過電壓的條件，也可用保護(hù)裝置限制其幅值和持續(xù)時間。

3 解決措施

a. 選用勵磁特性飽和點(diǎn)較高的電磁式電壓互感器。

b. 減少同一系統(tǒng)電壓互感器中性點(diǎn)接地數(shù)量，除電源側(cè)電壓互感器高壓繞組中性點(diǎn)接地外，其它電壓互感器中性點(diǎn)盡可能不接地。

c. 在互感器開口三角形繞組裝設(shè)ΔR≤0.4×(Xm/)的電阻 (K13為互感器一次繞組與開口三角形繞組的變比;Xm為電壓互感器在線電壓作用下單相繞組的勵磁電抗)或微機(jī)消諧裝置。

d. 10 V及以下電壓互感器一次高壓繞組中性點(diǎn)經(jīng)一次消諧器接地。

e. 現(xiàn)場進(jìn)線TV柜的改造，將二次側(cè)單繞組TV更換為雙繞組TV，二次繞組在柜內(nèi)形成一個星接、一個三角開口繞組，裝設(shè)專門消除此類鐵磁諧振的簡易消諧器或微機(jī)消諧裝置。

微機(jī)消諧工作原理:實(shí)時監(jiān)測并顯示TV開口三角17 Hz、25 Hz、50 Hz、150 Hz頻率電壓分量。對TV開口三角電壓 (零序電壓)進(jìn)行循環(huán)檢測。在正常工作情況下，該電壓在30 V以下，裝置內(nèi)的大功率消諧元件處于阻斷狀態(tài)，對系統(tǒng)無任何影響。當(dāng)TV開口三角電壓大于30 V時，說明系統(tǒng)出現(xiàn)故障，裝置對電壓互感器開口三角電壓進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、分析，并判斷出當(dāng)前的故障狀態(tài)。如果是某種頻率的鐵磁諧振，迅速啟動消諧元件予以消除;如果是過電壓或接地，裝置給出相應(yīng)的報警信號。

表2 2號高廠變低壓側(cè)B分支TV電壓

f. 電壓互感器一次高壓繞組中性點(diǎn)經(jīng)一次消諧器接地?，F(xiàn)場串接安裝于TV柜內(nèi)一次互感器中性點(diǎn)，如圖1所示。

圖1 一次消諧器安裝位置

一次消諧器的作用:消除或阻尼TV非線性勵磁特性而引起的鐵磁諧振過電壓，該諧振過電壓將導(dǎo)致系統(tǒng)相電壓不穩(wěn)定;有效抑制間隙性弧光接地時流過TV繞組的過電流，防止TV燒毀;限制系統(tǒng)單相接地消失時在TV一次繞組回路中產(chǎn)生涌流，該涌流會損壞TV或使TV熔絲熔斷;當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地后可較長時間保護(hù)TV免受損壞。

4 進(jìn)線TV中性點(diǎn)加裝消諧器存在的問題

在三相交流電力系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)和變壓器中性點(diǎn)有3種運(yùn)行方式:電源中性點(diǎn)不接地、電源中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地、電源中性點(diǎn)直接接地。前兩種合稱為中性點(diǎn)非有效接地或小電流接地系統(tǒng)，后一種稱為中性點(diǎn)有效接地或大電流接地。電源中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)大多采用電源中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式。電源中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，如C相單相接地，那么完好的A、B兩相對地電壓由原來的相電壓升高到線電壓，即升高為原對地電壓的倍，C相接地電容電流為正常運(yùn)行時每相對地電容電流的3倍。當(dāng)發(fā)生一相接地時，三相用電設(shè)備的正常工作未受影響，因?yàn)榫€路的線電壓無論相位和量值均未發(fā)生變化，因此，三相用電設(shè)備仍然照常運(yùn)行，電力部門只允許運(yùn)行2 h，因?yàn)橐坏┝硪幌嘤职l(fā)生接地故障時，就形成兩相接地短路，將產(chǎn)生很大的短路電流，可能損壞線路設(shè)備。在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，有一種情況比較危險，即一相接地時，如果接地電流較大，將出現(xiàn)斷續(xù)電弧，可使線路發(fā)生電壓諧振，在線路形成一個R—L—C的串聯(lián)諧振電路，使線路上出現(xiàn)危險的過電壓 (可達(dá)相電壓的2.5～3倍)，導(dǎo)致線路絕緣薄弱處擊穿。

進(jìn)線電壓互感器柜TV二次側(cè)加裝二次消諧器，該方法是在電壓互感器二次開口處接入阻尼線性電阻 (微機(jī)消諧裝置)。微機(jī)消諧裝置工作原理:對TV開口三角電壓 (即零序電壓)進(jìn)行循環(huán)檢測，正常工作情況下，該電壓小于30 V，裝置內(nèi)的大功率消諧元件 (可控硅)處于阻斷狀態(tài)，對系統(tǒng)無影響;當(dāng)TV開口三角電壓大于30 V時，說明系統(tǒng)發(fā)生故障，裝置開始對開口三角電壓進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過數(shù)字測量、濾波、放大等數(shù)字信號處理技術(shù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、計(jì)算，判斷出當(dāng)前的故障狀態(tài)。如果出現(xiàn)某種頻率的鐵磁諧振，CPU立即啟動消諧電路 (使可控硅導(dǎo)通)，讓鐵磁諧振在強(qiáng)大的阻尼下迅速消失。利用微機(jī)消諧器可實(shí)現(xiàn)自動跟蹤和自動調(diào)諧，并能追憶、報警、自動打印和信號傳送，電壓互感器一次側(cè)無需再配一次微機(jī)消諧裝置。目前有些電壓互感器本身已帶防鐵磁諧振線圈，還有些電壓互感器為電容式電壓互感器，因此，不需要加消諧器。

進(jìn)線TV柜加裝一次消諧器是指安裝在6 kV電磁式電壓互感器一次繞組星形接線中性點(diǎn)與地之間的非線性電阻器，起阻尼與限流作用。電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，母線Yo接線的電磁式電壓互感器一次繞組中性點(diǎn)成為該中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)對地的唯一金屬通道，電網(wǎng)相對地電容的充、放電通過電壓互感器一次繞組。這種慢變過程使電壓互感器鐵心深度飽和，當(dāng)電網(wǎng)接地消失時，電壓互感器一次繞組慢變過程將出現(xiàn)數(shù)A幅值的涌流，將電壓互感器0.5 A高壓熔絲熔斷。即使這種涌流尚未達(dá)到熔斷器的熔斷值，但仍超過電壓互感器額定電流，長時間處于過電流狀態(tài)下運(yùn)行的電壓互感器將被燒毀，繼而引發(fā)其他事故，選用一次消諧器，就不會發(fā)生這種現(xiàn)象。當(dāng)單相接地電容電流小于一定值時，不會在電壓互感器一次繞組中出現(xiàn)較大的涌流，對電壓互感器和高壓熔絲無任何影響，可以不裝消諧器。

5 結(jié)束語

由開關(guān)柜廠家人員現(xiàn)場進(jìn)行TV柜改造，將二次側(cè)單繞組TV拆除更換為雙繞組TV，二次繞組在柜內(nèi)形成一個星接、一個三角開口繞組，并裝設(shè)專門消諧裝置。TV柜改造完成后，2009年11月28日對3號主變、31號高廠變、32號高廠變進(jìn)行充電試驗(yàn)，6 kV 3A1、3A2、3B1、3B2段工作電源進(jìn)線相電壓、線電壓均正常，隨后6 kV廠用快切試驗(yàn)也順利完成，3號機(jī)主變沖擊試驗(yàn)引起的6 kV工作電源進(jìn)線相電壓異常問題得到圓滿解決。

［1］ 張 浩.中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)鐵磁諧振過電壓的機(jī)理分析及防止［J］.湖州師范學(xué)院學(xué)報，2006，28(ZL):124-129.

Analysis and Solutions to Abnormal Phase Voltage on Auxiliary Transformer for 1 000 MW Unit

FU Gang，YAN Hong
(Shenhua Guohua Suizhong Power Co.，Ltd，Huludao，Liaoning 125222，China)

The phase voltage is abnormal on a branch of auxiliary transformer，during the impulse test of 1 000 MW unit main transformer.Through theoretical analysis，it proposes solutions，and the problem is solved after actual implementation.

Impulse test;Neutral point displacement，Harmonic elimination device;Measures

TM41;TM621

A

1004-7913(2012)01-0035-04

符 剛 (1971—)，男，學(xué)士，工程師，從事電氣專業(yè)管理工作。

2011-10-15)