中性点不接地系统电压互感器.doc

中性点不接地系统四PT方式综合机理研究 摘要： 中性点不接地系统的铁磁谐振是影响其供电可靠性的主要因素之一。由于铁磁谐振形成的复杂性，对于铁磁谐振的防治难度也非常大，目前常见的方法基本上可以归纳为主动防御和被动防御两类。主动防御主要是增加电压互感器对地阻抗或采用容性电压互感器等；被动防御主要是在互感器二次加阻尼电阻或微机消谐装置增强对谐振发生的阻尼等。在这些措施中，电压互感器四PT接线方式是一项非常有效的措施，但是在以往的研究中只侧重零序PT本身增加对地阻抗的作用，将零序PT与电压互感器二次△绕组的作用分开讨论，忽略了△绕组对铁磁谐振的阻尼和消谐作用,实际上它们发挥的作用是综合性的。通过本文的研究认为该接线方式对于保证中性点不接地系统的长时间接地故障下安全运行和消除系统铁磁谐振具有很好的效果，具有其他消谐措施无法比拟的作用。 关键词：中性点不接地系统 ；铁磁谐振；电压互感器；接线方式；零序PT；消谐 引言： 胜利油田电网共有35kV~220kV变电站179座，电力线路5300km。其中6~35kV线路510条，3800km。年平均接地障碍500多次,平均每条线路一次以上,对系统的安全运行造成了严重的影响,每年因接地引起的铁磁谐振造成的损失以百万元计.因此,研究铁磁谐振的防治对于提高油田电网的可靠性,保证油田原油生产的正常运行有重大的意义。 中性点不接地系统在提高供电可靠性方面较中性点接地系统具有很大优势；但由于系统中接有电压互感器等对地电感元件，在系统扰动时，易发生铁磁谐振过电压[1-2]，基波和高次谐波谐振过电压可达3~4；分频谐振过电压可达2[3]。为防治铁磁谐振过电压，各种措施层出不穷，大致可以分为两类：一类是改变系统电感电容参数，使其远离谐振的匹配条件，从而不容易激发谐振；另一类是消耗谐振的能量，阻尼抑制或消除谐振的发生[4]。常见的有：微机消谐装置、电压互感器开口三角加阻尼电阻、高压侧中性点加非线性阻尼电阻、电压互感器加装零序互感器等等,它们的实践运行效果也不尽相同。电压互感器加装零序互感器的接线方式克服了其它抑制铁磁谐振方法的缺点[5-16]。大量运行经验表明,该接线方式对防止铁磁谐振的发生是有效的[17-18]。 对于电压互感器四PT的研究，过去大都放在零序PT的高压阻抗对于谐振的阻尼作用方面，而忽视了四PT接线方式零序PT与电压互感器二次△绕组配合发挥消谐综合作用的原理。本文着重对因电压互感器产生的铁磁谐振机理和电压互感器加装PT消谐原理进行理论研究。 为了叙述方便，在本文中将三相电压互感器称为电压互感器；将中性点的电压互感器称为零序PT；将有零序PT的电压互感器接线方式称为四PT接线方式；将没有零序PT的电压互感器接线方式称为三PT接线方式。 关于四PT接线方式当前有一些普遍的错误认识，在此一并纠正。主要的错误认识有以下两点： a)当系统发生单相接地时，简单的认为三角形接线处有约25V零序电压。 b)、当系统发生单相接地时，闭合三角形绕组内有很大的环流，容易烧毁PT。 这两种认识造成了对四PT接线方式应用的担心和不确定性，不合理的改变接线方式和在三角形处增加元件造成接线复杂化，使零序PT降低抵御零序电压的效果。 一、电磁式电压互感器饱和过电压的机理 在中性点不接地系统中，为了监视三相对地电压和计量、电压保护的需要，变电站母线上接有Y接线的电磁式电压互感器，电压互感器的接线方式普通为三PT接线方式，图1a虚框内所示。于是，网络对地参数除了电力设备和导线的对地电容C0之外，还有PT的励磁电感L，如图1b所示。正常运行时，电压互感器的励磁阻抗是很大的，所以网络对地阻抗呈容性。三相基本平衡，电网中性点O的位移电压很小接近零。但系统中出现某些扰动，电网中性点就有较高的位移电压，即OO，之间产生较高的电压，使电压互感器三相电感饱和程度不同[19]，饱和程度低的相对地呈容性；饱和程度过高的相对地呈感性，这时就可能激发铁磁谐振，从而引起过电压。如图1b所示。 常见的使电压互感器产生饱和的情况,即所谓的系统扰动有：电压的突然送电，使其某一相或两相绕组内出现巨大涌流；由于雷击、导线碰树、导线挂异物、导线断线电源侧接地或其他原因线路瞬间单相弧光接地，使健全相电压突然升至线电压，而故障相在接地消失时又有可能有电压的突然上升，在这些暂态中也会有很大涌流；传递过电压，例如高压绕组发生单相接地或不同期合闸，低压侧有传递过电压使电压互感器饱和等等。 由于电压互感器的三相电感饱和程度不同，会出现电压互感器的一相或两相电压升高，也可能三相电压同时升高。与此同时，电源变压器绕组电势、和则维持不变，它们是由发电机的正序电势所决定的。由于通常情况下电压互感器中性点是直接接地的，因而，整个电网对地电压的变动表现为电源中性点“O