電壓互感器接線中性點加裝消諧器問題探討

電壓互感器接線中性點加裝消諧器問題探討  

  在討論電壓互感器一次繞組中性點加裝消諧器的問題之前，我們不妨先探討一下電力系統的中性點運行方式。在三相交流電力系統中，作為供電電源的發電機和變壓器的中性點，有三種運行方式：一種是電源中性點不接地；一種是電源中性點經消弧線圈接地；一種是電源中性點直接接地。前兩種合稱為中性點非有效接地，或小電流接地系統，后一種中性點直接接地稱為中性點有效接地，或大電流接地。
    1 電源中性點不接地電力系統（3-63 kV系統大多數采用電源中性點不接地運行方式）。電源中性點不接地系統發生單相接地時，如C相單相接地，那么完好的A、B兩相對地電壓都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相接地的電容電流為正常運行時每相對地電容電流的3倍。當發生一相接地時，三相用電設備的正常工作未受到影響，因為線路的線電壓無論相位和量值均未發生變化，因此三相用電設備仍然照常運行。但電力部門只允許運行2小時，因為一旦另一相又發生接地故障時，就形成兩相接地短路，產生很大的短路電流，可能損壞線路設備。
    2 電源中性點經消弧線圈接地的電力系統。在中性點不接地的電力系統中，有一種情況比較危險，即在一相接地時，如果接地電流較大，將出現斷續電弧，這可使線路發生電壓諧振現象，在線路上形成一個R-L-C的串聯諧振電路，從而使線路上出現危險的過電壓（可達相電壓的2.5-3倍）,導致線路上絕緣薄弱地點的絕緣擊穿。為防止一相接地時接地點出現斷續電弧，引起過電壓，規程規定，在單相接地電容電流大于一定值的電力系統中（3-10kV電網中接地電容電流大于30A），電源中性點必須采用經消弧線圈接地的運行方式。經消弧線圈接地系統，發生一相接地故障時暫時允許運行2小時，在一相接地時，其它兩相對地電壓要升高到線電壓，即升高為原對地電壓的倍。
    3 電源中性點直接接地的電力系統，此系統一般適用于110kV及以上高壓系統，在此暫不討論。



    以上三種運行方式和電壓互感器柜中加裝一次消諧器又有什么關系呢？可從以下幾個方面理解：
    1 電力系統為中性點經消弧線圈接地，此系統已考慮到消弧接地（如上述第二條所述），在系統的電壓互感器中，Yo接線可不考慮加裝一次消諧器。
    2 我們一般指PT柜加裝消諧器，是指安裝在6-35kV電磁式電壓互感器（簡稱壓變）一次繞阻Yo結線中性點與地之間的非線性電阻器，起阻尼與限流的作用。在6-35kV發電、變電站，我們經常碰到的是電網中性點不接地，其母線上的Yo接線的電磁式壓變一次繞組，成為中性點不接地電網對地的唯一金屬通道，電網相對地電容的充、放電途徑 必然通過壓變一次繞組。這種慢變過程使壓變鐵芯深度飽和，當電網接地消失時，壓變一次繞組中會出現數安培幅值的涌流，將壓變0.5A高壓熔絲熔斷。即使這種涌流尚未達到熔斷器的熔斷值，但仍超過電壓互感器額定電流，長時間處于過電流狀態下運行的電壓互感器會被燒毀，繼而引發其他事故。選用一次消諧器，這種現象就不會發生。當單相接地電容電流小于一定的值時，不會在壓變一次繞組中出線較大的涌流，對壓變和高壓熔絲無任何影響，從經濟和產品成本的角度考慮，可以不裝消諧器。如果顧客提出要求，在電壓互感器一次側加裝消諧器會給設備運行增加一層防護。
    3 在工程設計中經常遇到用戶要求在壓變柜的互感器二次側加裝二次消諧器，此種作法為在電壓互感器二次開口處接入阻尼電阻，過去是燈泡。現在大部分為微機消諧裝置，如KSX196H微機消諧器，其工作原理為：對PT開口三角電壓（即零序電壓）進行循環檢測。正常工作情況下，該電壓小于30V，裝置內的大功率消諧元件（可控硅）處于阻斷狀態，對系統無任何影響。當PT開口三角電壓大于30V時，說明系統發生故障，裝置開始對開口三角電壓進行數據采集，通過數字測量、濾波、放大等數字信號處理技術，然后對數據進行分析、計算，判斷出當前的故障狀態。如果出現某種頻率的鐵磁諧振，CPU立即啟動消諧電路（使可控硅導通），讓鐵磁諧振在強大的阻尼下迅速消失。利用微機消諧器可實現自動跟蹤和自動調諧，并能追憶、報警、自動打印和信號傳送，滿足無人值班變電所的需求。 在這種情況下，壓變一次側無需再配一次微機消諧裝置。另外，現在有些電壓互感器（如JSZF-6、10型），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，在設計中不需要加消諧器。
    4 提到壓變加裝一次消諧器，不要誤認為只要是PT柜就加裝，因為在2PT柜中，電壓互感器為V-V接線，主要用于計量、測量、絕緣監測，這里不存在中性點接地的問題（不可能有電網相對地電容的充、放電途徑），不需要加裝消諧器。
    5 在有些工程設計中，用戶根據現場電網的實際情況，在母線側已接入一定大小的電容器，使線路的容性阻抗（Xc）與感性阻抗（XL）的比值小于0.01,可避免諧振,在此配電系統中,電壓互感器中性點也無需加裝消諧器。
    總之，在PT中性點加裝消諧器，要根據電力網的具體情況和運行方式區分對待，不要盲目地增加，設計增加一次消諧器注意區分半絕緣電壓互感器和全絕緣電壓互感器所選用的一次消諧器型號不同。

現在很多用戶采用4PT的接線方式，效果非常理想。這也是一種發展趨勢吧！