電網(wǎng)諧振過電壓的限制方法

      電力供電系統(tǒng)上的過電壓現(xiàn)象十分普遍。如果沒有防范措施，隨時(shí)都可能發(fā)生。引起電網(wǎng)過電壓的因素很多，主要可分為：諧振過電壓、操作過電壓和雷電過電壓。

        諧振過電壓在正常運(yùn)行中出現(xiàn)的頻率高且危害大。一旦發(fā)生過電壓，往往造成電氣設(shè)備的損壞，甚至引發(fā)大面積的停電事故。通常，中、低壓電網(wǎng)中過電壓事故大多數(shù)都是由諧振現(xiàn)象所引起的。由于諧振過電壓作用的時(shí)間較長(zhǎng)，而引發(fā)諧振的因素又比較復(fù)雜，因此在選擇保護(hù)措施上存在一定的難度。為了盡可能地防止諧振過電壓的發(fā)生，在設(shè)計(jì)和操作電網(wǎng)設(shè)備時(shí)，必須進(jìn)行必要的估算和安排，盡量避免形成嚴(yán)重的串聯(lián)諧振回路，以防止諧振的發(fā)生。

        在電力生產(chǎn)和電力運(yùn)行的中、低壓電網(wǎng)中，故障的形式和操作方式是多種多樣的，諧振性質(zhì)也各不相同。因此，應(yīng)該了解各種不同類型諧振的性質(zhì)與特點(diǎn)，掌握其振蕩的性質(zhì)和特點(diǎn)，制訂防振和消振的對(duì)策與措施。目前，我國(guó)35kV及以下配電網(wǎng)，大部分仍采用中性點(diǎn)不接地方式運(yùn)行，一部分采用老式的消弧（消諧）線圈接地。實(shí)踐證明，中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中一方面由于電壓互感器鐵芯飽和引起的鐵磁諧振過電壓比較多，盡管采取了不少限制諧振過電壓的措施，如消諧燈、消諧器、TV高壓中性點(diǎn)增設(shè)電阻或單只TV等，但始終無法從根本上得到解決，TV燒毀、熔絲熔斷仍不斷發(fā)生。另一方面由于中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式的主要特點(diǎn)是單相接地后，允許維持一定的時(shí)間，一般為2小時(shí)，不致于引起用戶斷電。但隨著中低壓電網(wǎng)的擴(kuò)大，出線回路數(shù)增多、線路增長(zhǎng)，中低壓電網(wǎng)對(duì)地電容電流亦大幅度增加，單相接地時(shí)接地電弧不能自動(dòng)熄滅必然產(chǎn)生電弧過電壓，一般為相電壓的3－5倍，甚至更高，致使電網(wǎng)中絕緣薄弱的地方放電擊穿，并會(huì)造成相間短路引發(fā)設(shè)備損壞和停電事故。而采用老式消弧線圈接地方式的系統(tǒng)由于結(jié)構(gòu)的限制，只能運(yùn)行在過補(bǔ)償狀態(tài)，不能處在全補(bǔ)償狀態(tài)，所以脫諧度整定的比較大，約在20%－30%，對(duì)弧光過電壓無抑制效果。并需要手動(dòng)調(diào)節(jié)分接頭，然而此時(shí)卻不能隨電網(wǎng)對(duì)地電容電流的變化及時(shí)將電壓調(diào)整到*佳的工作位置，影響功能發(fā)揮，也不適應(yīng)電網(wǎng)無人值班變電所的需要。

        因此，可以采用自動(dòng)調(diào)諧原理的接地補(bǔ)償裝置，通過過補(bǔ)、全補(bǔ)和欠補(bǔ)的運(yùn)行方式，來較好地解決此類問題。目前自動(dòng)調(diào)諧接地補(bǔ)償裝置主要是由五大部分組成：接地變壓器、電動(dòng)式消弧線圈、微機(jī)控制部分、阻尼電阻部分、中性點(diǎn)互感器和非線性電阻。接地變壓器是作為人工中性點(diǎn)接入消弧線圈。消弧線圈電流通過有載開關(guān)調(diào)節(jié)并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方自動(dòng)控制，采用予調(diào)節(jié)方式，即在正常運(yùn)行方式情況下，根據(jù)電網(wǎng)參數(shù)的變化而隨時(shí)調(diào)節(jié)消弧線圈的分接頭到*佳位置。自動(dòng)跟蹤和自動(dòng)調(diào)諧利用微機(jī)控制器實(shí)現(xiàn)。通過測(cè)量位移電壓為主和中性點(diǎn)電流與電壓之間的相位，能夠準(zhǔn)確的計(jì)算、判斷、發(fā)出指令自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，顯示有關(guān)參數(shù)：電容電流、電感電流、殘流和位移電壓等。還能追憶、報(bào)警、自動(dòng)打印和信號(hào)遠(yuǎn)送，滿足無人值班變電所的需要。

        自動(dòng)調(diào)諧接地補(bǔ)償裝置能夠?qū)崿F(xiàn)全補(bǔ)償運(yùn)行或很小的脫諧度，主要是由于在消弧線圈的一次回路中串入了大功率的阻尼電阻，降低中性點(diǎn)諧振過電壓的幅值使之達(dá)到相電壓的5%－10%。因?yàn)槿绻?dāng)系統(tǒng)的電容電流與消弧線圈工作電流相等時(shí)，即在諧振時(shí)中性點(diǎn)電壓限制在允許值以下，這樣就可實(shí)現(xiàn)全補(bǔ)償方式，這是殘流為*小的*佳工作方式。接地時(shí)殘流很小，不會(huì)引起弧光過電壓。所以，可在消弧線圈的一次回路中串入大功率的阻尼電阻，增大阻尼率的措施來達(dá)到。消弧線圈的脫諧率與電壓及電網(wǎng)的阻尼率有關(guān)，當(dāng)電網(wǎng)形成后其不對(duì)稱電壓基本是個(gè)固定值，消弧線圈為保證在單相接地時(shí)有效地抑制弧光過電壓的產(chǎn)生，要求脫諧率達(dá)到±5%以內(nèi)，那么只有改變阻尼率，才能改變位移電壓，因此應(yīng)當(dāng)在消弧線圈回路串入電阻，保證阻尼率，控制中性點(diǎn)位移電壓。在低壓電網(wǎng)中由于中性點(diǎn)不對(duì)稱電壓很小，為提高測(cè)量精度采用特制的中性點(diǎn)互感器，提高檢測(cè)靈敏度；非線性電阻的采用對(duì)欠補(bǔ)償下的斷線過電壓和傳遞過電壓都有明顯的抑制作用。