35kV变电站限制谐波措施

电力18讯：    
新疆建设兵团勘测规划设计研究院  樊新菊

摘要：针对新疆天宏纸业35 kV变电所电压互感器烧毁现象，分析谐波的危害，提出变电所限制谐波的措施和方法。

关键词：变电所 ；谐波； 危害；限制措施和方法

中图分类号：TM33.4 文献标志码：B 文章编号:1003-0867(2006)09-0034-02

新疆天宏纸业35 kV车间变电所35 kV高压开关柜7面，由6台35/0.4 kV的变压器组成，容量为6×1600 kVA，35 kV进线由天富城西110 kV变电站35 kV出线供电。2001年，因系统谐波的入侵，引起35 kV电压互感器TV柜烧毁，由于35 kV为油断路器，并引起整个35 kV 7面高压开关柜烧毁、爆炸，使车间供电终止，给生产带来严重的影响。

1 谐波的产生

电网谐波来自于三个方面：一是电源质量不高产生谐波，发电机由于三相绕组在制作上很难做到绝对对称，铁芯也很难做到绝对均匀一致，电源会产生谐波。二是输配电系统运行中产生的谐波；三是用电设备产生的谐波。其中电子型用电设备产生的谐波最多。

输配电系统中主要是电力变压器产生谐波，由于变压器铁芯的饱和，磁化曲线的非线性，加上设计变压器时考虑经济性，其工作磁密选择在磁化曲线的近饱和段上，这样就使得磁化电流呈尖顶波形，因而含有奇次谐波。它的大小与磁路的结构形式、铁芯的饱和程度有关。铁芯的饱和程度越高，变压器工作点偏离线性越远，谐波电流也就越大，其中3次谐波电流可达额定电流的0.5%。

在用电设备中，晶闸管整流设备、变频装置、电弧炉、电石炉、气体放电类电光源、家用电器都会产生谐波。

天业化工厂的电石厂在生产电石过程中，电弧炉、电石炉由于加热原料时，电炉的三相电极很难同时接触到高低不平的炉料，使得燃烧不稳定，引起三相负荷不平衡，产生谐波电流，经变压器的三角形连接绕组而注入电网。其中主要是2～7次的谐波，平均可达基波的8%～20%，最大可达45%。

2 谐波的限制措施

天富城西110 kV变电站35 kV出线一回给天宏纸业35 kV车间变电站供电，一回线还给天业化工厂的电石厂供电，由于天业化工厂在生产电石的过程中产生谐波，而且主要是2～7次的谐波，这么大的谐波源经输电线路，流入天宏纸业35 kV车间变电站。天宏纸业35 kV车间变电站电压互感器柜没有消谐和消弧装置。当系统谐波入侵时，必将造成天宏纸业35 kV车间变电站烧毁事故。针对系统谐波的影响，重作设计时选用35 kV柜内断路器为真空断路器，将原电压互感器柜换为XHG消弧、消谐、选线及过电压保护装置柜。

2.1 XHG柜适用于3～35 kV中压电力系统

XHG柜由以下部件组成。

三相组合式过电压保护器TBP。TBP是一种特殊的金属氧化物过电压保护器，起限制系统过电压的作用，过电压保护器的冲击系数为1，各种电压波形下放电电压值相等，保护性能不受过电压波形的影响。

可分相控制的高压真空快速接触器JZ。JZ的作用是当系统发生弧光接地时，使其由不稳定的弧光接地迅速转变成稳定的金属性直接接地，从而保护了设备，使其不受损害。

控制器ZK。根据电压互感器提供的电压信号来判定故障相别和故障类型，即电压互感器断线、金属接地和弧光接地，按照预先设定的方式控制高压真空接触器JZ。

高压限流熔断器组件FUR。FUR可防止因误接线或装置故障造成误判断时，导致相间短路。

带有辅助二次绕组的电压互感器。当被保护的系统发生单相接地时，电压互感器的开口三角两端电压立即由低电位变成高电位，使控制器投入工作。

2.2 XHG柜装置的基本功能

当系统发生单相接地故障时，可在30 ms左右将故障相直接接地。若是弧光接地，则立即熄灭电弧，将弧光接地过电压稳定在线电压的水平，可有效避免因单相接地引发的相间短路及因弧光接地过电压导致的避雷器爆炸事故；若是金属性接地，则可大大降低接触电压和跨步电压，有利于保障人身安全；如果用于以架空线路为主的电网，则装置动作5 s后真空接触器分闸，若是瞬时性故障，则系统恢复正常，若为永久故障则装置再次动作后不再分闸。

当发生电压互感器断线故障时，装置输出信号，以便用户对有可能因电压互感器断线导致误动作的继电保护进行闭锁。

装置动作后，面板显示故障类型，如电压互感器断线、金属接地或弧光接地的识别，同时输出无源开关量接点信号。

装置可将发生在相与相之间和相与地之间的各种过电压限制在3.5倍左右。

3 结束语

2001年底，天宏纸业35 kV变电站经过设计改造后重新投运，根据近5年的运行情况，当系统又有谐波入侵时，天宏纸业35 kV变电站运行情况良好。