在了解電壓互感器消中性點(diǎn)諧器的作用之前,我們不妨先探討一下電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式。在三相交流電力系統(tǒng)中,作為供電電源的發(fā)電機(jī)和變壓器的中性點(diǎn),有三種運(yùn)行方式:一種是電源中性點(diǎn)不接地;一種是電源中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地;一種是電源中性點(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),后一種中性點(diǎn)直接接地稱為中性點(diǎn)有效接地,或大電流接地。
1、電源中性點(diǎn)不接地電力系統(tǒng)(3-63 kV系統(tǒng)大多數(shù)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(shí),如C相單相接地,那么完好的A、B兩相對(duì)地電壓都由原來的相電壓升高到線電壓,即升高為原對(duì)地電壓的倍,C相接地的電容電流為正常運(yùn)行時(shí)每相對(duì)地電容電流的3倍。當(dāng)發(fā)生一相接地時(shí),三相用電設(shè)備的正常工作未受到影響,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。但電力部門只允許運(yùn)行2小時(shí),因?yàn)橐坏┝硪幌嘤职l(fā)生接地故障時(shí),就形成兩相接地短路,產(chǎn)生很大的短路電流,可能損壞線路設(shè)備。
2、電源中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)。在中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)中,有一種情況比較危險(xiǎn),即在一相接地時(shí),如果接地電流較大,將出現(xiàn)斷續(xù)電弧,這可使線路發(fā)生電壓諧振現(xiàn)象,在線路上形成一個(gè)R-L-C的串聯(lián)諧振電路,從而使線路上出現(xiàn)危險(xiǎn)的過電壓(可達(dá)相電壓的2.5-3倍),導(dǎo)致線路上絕緣薄弱地點(diǎn)的絕緣擊穿。為防止一相接地時(shí)接地點(diǎn)出現(xiàn)斷續(xù)電弧,引起過電壓,規(guī)程規(guī)定,在單相接地電容電流大于一定值的電力系統(tǒng)中(3-10kV電網(wǎng)中接地電容電流大于30A),電源中性點(diǎn)必須采用經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)行方式。經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng),發(fā)生一相接地故障時(shí)暫時(shí)允許運(yùn)行2小時(shí),在一相接地時(shí),其它兩相對(duì)地電壓要升高到線電壓,即升高為原對(duì)地電壓的倍。
3、電源中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng),此系統(tǒng)一般適用于110kV及以上高壓系統(tǒng),在此暫不討論。
以上三種運(yùn)行方式和電壓互感器柜中加裝一次消諧器又有什么關(guān)系呢?可從以下幾個(gè)方面理解:
1、電力系統(tǒng)為中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地,此系統(tǒng)已考慮到消弧接地(如上述第二條所述),在系統(tǒng)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(jiǎn)稱壓變)一次繞阻Yo結(jié)線中性點(diǎn)與地之間的非線性電阻器,起阻尼與限流的作用。在6-35kV發(fā)電、變電站,我們經(jīng)常碰到的是電網(wǎng)中性點(diǎn)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(diǎn)不接地電網(wǎng)對(duì)地的金屬通道,電網(wǎng)相對(duì)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(dāng)電網(wǎng)接地消失時(shí),壓變一次繞組中會(huì)出現(xiàn)數(shù)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(dá)到熔斷器的熔斷值,但仍超過電壓互感器額定電流,長(zhǎng)時(shí)間處于過電流狀態(tài)下運(yùn)行的電壓互感器會(huì)被燒毀,繼而引發(fā)其他事故。選用一次消諧器,這種現(xiàn)象就不會(huì)發(fā)生。當(dāng)單相接地電容電流小于一定的值時(shí),不會(huì)在壓變一次繞組中出線較大的涌流,對(duì)壓變和高壓熔絲無任何影響,從經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)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(cè)加裝消諧器會(huì)給設(shè)備運(yùn)行增加一層防護(hù)。
3、在工程設(shè)計(jì)中經(jīng)常遇到用戶要求在壓變柜的互感器二次側(cè)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(xiàn)在大部分為微機(jī)消諧裝置,如KSX196H微機(jī)消諧器,其工作原理為:對(duì)PT開口三角電壓(即零序電壓)進(jìn)行循環(huán)檢測(cè)。正常工作情況下,該電壓小于30V,裝置內(nèi)的大功率消諧元件(可控硅)處于阻斷狀態(tài),對(duì)系統(tǒng)無任何影響。當(dāng)PT開口三角電壓大于30V時(shí),說明系統(tǒng)發(fā)生故障,裝置開始對(duì)開口三角電壓進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,通過數(shù)字測(cè)量、濾波、放大等數(shù)字信號(hào)處理技術(shù),然后對(duì)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(dòng)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(dòng)跟蹤和自動(dòng)調(diào)諧,并能追憶、報(bào)警、自動(dòng)打印和信號(hào)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(cè)無需再配一次微機(jī)消諧裝置。另外,現(xiàn)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(shè)計(jì)中不需要加消諧器。
4、提到壓變加裝一次消諧器,不要誤認(rèn)為只要是PT柜就加裝,因?yàn)樵?PT柜中,電壓互感器為V-V接線,主要用于計(jì)量、測(cè)量、絕緣監(jiān)測(cè),這里不存在中性點(diǎn)接地的問題(不可能有電網(wǎng)相對(duì)地電容的充、放電途徑),不需要加裝消諧器。
5、在有些工程設(shè)計(jì)中,用戶根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)電網(wǎng)的實(shí)際情況,在母線側(cè)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(tǒng)中,電壓互感器中性點(diǎn)也無需加裝消諧器。
總之,在PT中性點(diǎn)加裝消諧器,要根據(jù)電力網(wǎng)的具體情況和運(yùn)行方式區(qū)分對(duì)待,不要盲目地增加,設(shè)計(jì)增加一次消諧器注意區(qū)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(hào)不同。