(贵州乌江水电开发有限责任公司思林发电厂 安全监察部主任 贵州省思南县 565109)
摘 要：贵州思林电站施工变电站10kVⅠ、Ⅱ段母线分段运行后，用35 kV变压器对10kVⅠ段母线充电，发生了A相电压升高至8.27 kV，B相电压升高至8.27 kV，C相电压降至为2.3 kV的异常现象。本文就其异常原因及处理进行阐述。
关键词：电压； 相位； 幅值； 电容； 电感； 谐振
0 概况
思林水电站位于贵州省东北部思南县思林乡境内的乌江上，是乌江梯级电站中规模较大的电站，距省会贵阳市约317km。
思林枢纽工程以发电为主，兼顾航运和防洪、灌溉。电站厂房为引水式地下厂房，装有4台机组，单机容量为262.5MW。引水发电系统为“一洞一机”布置形式，整个系统不设调压井。电站水库为季调节，但为留出防洪库容，多按日调节运行。电站预计2008年12月首台机组具备发电条件。为了保证2008年年底首台机组具备发电条件，对于思林电站施工变电站电气设备的稳定运行显得特别重要。
贵州思林变电站主要供思林水电站的施工用电。变电站10kV母线共两段，10kVⅠ段母线由35 kV变压器供电，10kVⅡ段母线由110 kV变压器供电。正常运行时，10kVⅠ、Ⅱ段母线联络运行，由110kV或35kV变压器中的一个供电。当10kV母线分段运行时，用35kV变压器对10kVⅠ段母线充电时发生了A相电压升高至8.27kV， B相电压升高至8.27 kV，A、B相电压比正常电压高了2.2kV左右，C相电压降至为2.3kV，比正常电压低了3.7kV左右，零序电压为24kV。主接线图见图1。
图1 思林变电站电气接线图
1 原因分析
1.1 PT二次回路及一次设备检查
10kVⅠ段母线PT共有两个二次绕组，一个绕组为星形，二次接地方式为N接地，二次额定相电压为57.735V；另一个绕组为开口三角形，A头C尾，C尾接地方式，二次额定相电压为33.33V。对二次回路接线检查无误；PT绝缘及变比试验正常；35kV变压器高低压侧及10kVⅠ段母线一次部分对地绝缘正常。
1.2 PT二次电压检测
针对10kVⅠ段母线由35 kV变压器充电，10kVⅠ段母线电压异常。采取试验方式如下：
1.2.1 将10kVⅠ、Ⅱ段母线联络运行由110kV变压器供电，检查10kVⅠ段母线二次电压UA=63.2V，UB=62.5V，UC=62.9V，UL=0.7V，UA与UB相序为UA超前UB119.6°, UB与UC相序为UB超前UC119.8°, UA与UC相序为UA超前UC240°.UA-L=63.4V，UB-L=62.9V，UC-L=63.3V。此数据说明10kVⅠ、Ⅱ段母线联络运行由110kV变压器供电时PT二次电压正常。
1.2.2 由35 kV系统对35kV变压器充电时,检查35kV变压器低压侧PT二次电压, UA=55V，UB=55V，
UC=56V，UL=0.261V，UA与UB相序为UA超前UB 119.7°，UB与UC相序为UB超前UC 119.9°， UA与UC相序为UA超前UC 240.1°。UA-L=63.4V，UB-L=62.9V，UC-L=63.3V。此数据说明35 kV系统对35kV变压器充电系统电压正常，35kV变压器低压侧PT二次电压正常。
1.3.3 由35 kV变压器对10kVⅠ段母线充电，检查10 kVⅠ段母线二次电压UA=82.7V，UB=82.7V，UC=23V，UL=240V，UA与UB相序为UA超前UB110°, UB与UC相序为UB超前UC113.8°, UA与UC相序为UA超前UC233.8°。此数据说明35kV变压器对10kVⅠ段母线充电时，10kVⅠ段母线PT电压异常。
1.3 原因分析
在10kVⅠ段母线中性点不接地系统中，10 kV母线上接有Y/Y/△接线的三相五柱电磁式PT，其电气结线见图2。10kV母线正常带施工电源时，由于负载多是感性，系统对地阻抗呈感性，三相电压平衡，中性点的位移电压很小。当35 kV变压器对10kVⅠ段空母线充电时，由于10kV系统中性点不接地，由于电压互感器A、B相铁芯饱和，使A、B相电感值降低，10kV系统对地存在着分布电容，而这个分布电容同接于系统的电磁式电压互感器A、B相铁芯饱和后降低的电感、变压器元件形成铁磁谐振过电压。由《电工原理》及图2可知，电压互感器的一次绕组为星形接线，此线圈的电感与10kVⅠ段母线的分布电容可形成L、C并联后再与变压器的电感线圈形成串联谐振电路，在正常情况下，电网的三相对称运行，电压互感器的中性点电压为零；当35 kV变压器对10kVⅠ段母线充电时，电压互感器的电感A、B相铁芯饱和，使其电感值降低与电容参数刚好构成L、C并联后再与变压器的电感参数形成串联谐振，从而使电流电压波形畸变,电压互感器的中心点产生位移，造成一相电压降低，另外两相电压升高。综上所述：且通过对PT一次、二次及10kV一次系统检查，确认35kV变压器对10kVⅠ段母线充电时10kVⅠ段母线电压异常不是系统单相接地，也不是二次回路原因，而是10kVⅠ段母线上的电气设备与10kVⅠ段母线对地电容构成的L、C并联回路与35 kV变压器在串联形成的铁磁谐振。
图2 10kV PT电气示意图
1处理
2.1处理过程
当35 kV变压器对10kVⅠ段母线充电时，造成电压异常的原因为10kVⅠ段电压互感器的铁磁谐振。当时采用了简单而实用的办法：即用2000W的电炉丝接于10kVⅠ段电压互感器的开口三角形的二次回路上，增加电感值，铁磁谐振消除，电压恢复正常。这是因为接于二次开口绕组的电感负载，折算至一次系统，感抗值变化，使原来的谐振条件受到破坏，铁磁谐振消除。
2.2 还可采取以下措施避免电压互感器的铁磁谐振。
2.2.1 PT一次的中性点加装阻尼电阻
该方法在已广泛采用，生产定型产品的厂家比较多，在实际运用中都取得了满意的效果。使谐振在起始阶段不易发展，单相接地时，消谐器上出现千余伏电压，它的非线性电阻下降，使其不影响接地保护的工作，但阻尼电阻的选择要得当，单从消谐效果来看，电阻越大越好，电阻太大会使单相接地时开口三角形电压过低。此外阻尼电阻的选择还受中性点绝缘水平的影响。
2.2.2 系统中性点经消弧线圈接地或接入同类的消弧电抗
使用此方法时，要调整好消弧线圈或消弧电抗，用变压器对母线充电时，使之呈感性，带上感性负载后，整个10kV系统已呈感性，不会发生铁磁谐振。
2.2.3 改善TV伏安特性
若TV伏安特性非常好（如每台TV起始饱和电压为1．5 Ur），则TV有可能在一般的过电压下还不会进入较深的饱和区，从而不易构成参数匹配而出现谐振。从某种意义上来说，这是治本的措施。
2.2.4 TV一次侧中性点经零序TV接地
这种措施在乌江渡发电厂有成功经验，其原理是提高TV的零序励磁特性，从而提高TV的抗
烧毁能力，已有厂家按此原理制造抗谐振TV。
2结束语
对10 kV一次中性点不接地系统，为了避免出现电压互感器的铁磁谐振现象，选好TV伏安特性非常好的电压互感器是关键，然后才是采取预防措施消除谐振。使我们的设备不因谐振过压而受到损坏。
论文作者:陈寿康
论文发表刊物:《电力设备》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/2
标签：母线论文; 谐振论文; 电压论文; 变压器论文; 相电压论文; 电压互感器论文; 系统论文; 《电力设备》2018年第20期论文;