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110kV变压器高压侧断相产生铁磁谐振过电压分析

供稿:中国工控网 2016/3/8 15:37:55

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  • 关键词: 110kV 变压器 铁磁谐振过电压
  • 摘要:随着电网建设快速发展和用电质量要求的提高,电网的安全可靠运行及保证电能质量成为当前电网建设的重要任务。由于目前城市规划对电网线路走廊的控制,llOkV电网供电线路往往需要t接、n接、甚至成大面积停电。因此要求调度人员和运行人员具有更丰富的事故处理经验,在发生故障时及时判断处理,防止事故扩大。

随着电网建设快速发展和用电质量要求的提高,电网的安全可靠运行及保证电能质量成为当前电网建设的重要任务。由于目前城市规划对电网线路走廊的控制,llOkV电网供电线路往往需要t接、n接、甚至成大面积停电。因此要求调度人员和运行人员具有更丰富的事故处理经验,在发生故障时及时判断处理,防止事故扩大。llOkV输电线路断线缺相运行在实际工作中发生的概率很小,较多调度运行人员没有相关的故障处理经验,错误的处理故障容易造成事故扩大。

1. 在电力系统中断线

在电力系统中断线是指输电导线断落、断路器非全相运行以及高压熔断器熔断。断线可能造成系统元件形成电容、电感的串联谐振电路,在电力系统元件中电感元件包括空载或轻载变压器的励磁电感、线路电抗器,而电容元件包括输电导线的对地和相间电容、电感线圈的对地杂散电容等。目前llOkV系统通常属于中心点不接地系统,存在出现断线铁磁谐振可能性。一旦发生断线铁磁谐振,将造成绕组两端和导线对地间出电压;负载变压器的相序反倾;中性点位移和虚幻接地;绕组铁芯发出异常响声和导线出现电晕声。在严重情况下,甚至瓷瓶闪络,避雷器爆炸和击毁电气设备。

2. 断线铁磁谐振实例

目前昆明地区电网llOkV线路按照环网布置,开环运行。正常运行时为限制零序电流,220kV系统中220kV主变llOkV侧中性点直接接地,llOkV及以下系统中性点不接地。发生故障线路接线图如所示。

2014年云南电力技术论坛论文集183断路器进线母线计量、保护、测量电压消失。

3. 断线铁磁谐振产生原因分析

发生断线时,通常是三相对称电势向三相不对称负载供电,回路复杂,并有非线性元件,所以需用等值发电机原理或对称分量发,将三相电路转化为单相等值电路,整理成最简单的LC串联回路,然后分析产生谐振条件,进行计算。实例中空载变压器,空载电流与额定电流的百分比=0.078%,线路线型为LG-400/35,实际线路断线处距离负荷端2562m,结合录波数据分析,故障初期电压谐振主要是三次谐波,后期二次谐波居多。计算结果与实际数据一致,即系统发生高频铁磁谐振。

实例中,断相线路所接变压器在故障初期并未发生谐振,在操作过程中切除主变负载,使主变空载运行改变了系统运行方式,导致系统电容电感元件参数达到谐振条件引起谐振,最终使110kV线路避雷器绝缘击穿。

在目前110kV系统中为避免断线故障的发生,已经采取的很多的措施,如采用三相操作机构断路器,不使用熔断保险,线路采用钳形线夹代替原有螺栓型线夹等。这些措施能很好地避免在运行方式调整过程中带来的缺相运行造成铁磁谐振。但线路断相还时有发生,由上述分析可知,在中性点不接地系统中改变系统运行方将会使系统等值参数达到谐振条件。此时为隔离故障又必须将负荷转移,防止负荷损失。因此在发生断线后操作中性点不接地变压器转移负荷时,应考虑在低压侧备用电源自动投人装置正常投人(备自投)情况下,由上级电源侧变电站断开电源侧断路器,使备自投判断主变失压,跳开断线侧变压器低压侧断路器,将负荷切至备用电源,从而隔离故障。

特别注意不能在断线时直接将负荷变压器合上中性点,此时中性点对地电位不为零中性点偏移电压可达到额定电压的一半,操作中性点隔离开关会产生较大弧光,将会威胁到操作人员的安全。

4. 结语

110kV电网系统断线产生铁磁谐振过电压并不常见,一旦发生会对设备绝缘造成严重危害,甚至造成设备损失。在实际运行维护工作中,对铁磁谐振产生原理有充分了解,在故障处理时采取正确的应对策略,能很好地保护运行人员人身安全,同时减小设备损失。


审核编辑(苏强)
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