不平衡电压保护

不平衡电压保护（精选8篇）

不平衡电压保护 第1篇

关键词：并联电容器组,相电压差动,不平衡电压,整定

1 前言

并联电容器作为配电网中主要的无功补偿手段, 对调整电压和降低线损起着非常重要的作用。对已配置好的电容器保护进行合理正确地整定, 既能保证电容器正常安全运行, 又能保证电网经济稳定运行。电容器三相差压保护和不平衡电压保护反映的都是单星形接线电容器组中电容量不平衡的保护, 主要用于保护电容器内部故障。当电容器单元里的小元件发生击穿或熔丝熔断后所引起的电压及电流的变化极其微小, 不会引起电压保护和电流保护动作跳闸, 但是其余运行元件所承受的电压将加大, 特别是遇到电网谐波扰动和异常电压升高将加剧元件故障, 随着故障元件被击穿隔离, 电容量不平衡逐渐加大, 所以需要电容量不平衡保护来跳开断路器, 从而达到保护电容器, 隔离故障点的作用。以下分别介绍了电容器分相差压保护和不平衡电压保护的原理和接线, 通过算例分别对两种不平衡保护方式的整定值问题进行了探讨。

2 分相差压保护

2.1 原理介绍

电容器组的分相电压差动保护, 简称差压保护。是通过检测同相电容器两串联段之间的电压, 并作比较。设备正常时上、下两段电容值相等, 两放电线圈一次承受的电压相同, 差压为零。当某段出现故障时, 上、下段电容值将发生变化, 因此就会产生差压。

如图1:单星形接线, 电容器组每相 (以A相为例) 由m并n串组成。当某一元件故障时, 由其本身的熔丝熔断, 将该元件切除, 而完好的元件仍继续运行。当同一并联段中因故障切除K个小元件后而使运行元件所承受的端电压超过允许值时, 两放电线圈的二次出现差压, 当这一差压超过整定值时, 分相差压保护动作将该相切除, 以保证电容器组的安全运行。

2.2 保护接线

集合式电容器每相组合为m并n串, 将每一相平分为上、下两段, 每段接一放电线圈, 两放电线圈的变比相同, 二次线圈反极性串联后接入电压继电器, 即构成差压保护。

这种接线方式不受三相电压的不平衡和单相接地故障的影响, 故障时分相动作。缺点是当某相的两个串联段内的电容器同时发生故障且故障台数相同时, 不能正确反映, 即差压保护对上下段对称故障不起保护作用, 存在保护死区。

3 不平衡电压保护

3.1 原理分析

不平衡电压保护也反映的是电容器组内部的不平衡现象。正常运行时, 三相电压平衡, 放电TV开口处电压为零, 当电容器某相内部元件损坏, 将引起电容器组三相电容不平衡, 三相电容器的端电压将不再对称, 在放电TV的开口处就会出现零序电压。

3.2 保护接线

不平衡电压保护无需专用电压互感器, 灵敏度高, 但容易受到系统电压不平衡的影响。

4 算例

4.1 相电压差动保护

整组容量为6000kvar, 单台容量2000kvar的集合式并联电容器, 额定电压undefinedkV, 内部单元接线方式为2并5串, 单元内部接线方式为40并, 带内熔丝, 放电线圈undefined, 其分相差压保护定值计算如下:

已知:m=40, M=2, N=5;kv=1.15;

最大允许切除的小元件数k

根据规程中提供的公式:

取k=12

式中:k为因故障切除的同一并联段中的电容器小元件数, k=1～m的整数

kv为过电压系数, kv=1.1～1.15

m为单台密集型电容器内部各串联段并联的电容器小元件数

M为每相各串联段并联的电容器台数

N为单台密集型电容器内部的串联段数

继电器的动作电压

式中:UEX为电容器组的额定相电压

ny放电线圈变比

动作时间的整定

为了躲开关不同期合闸取0.1～0.2s

4.2 不平衡电压保护

整组容量6000kvar, 单台容量2000kvar的集合式并联电容器, 额定电压undefinedkV, 每相组合150并5串, 放电线圈二次侧电压为undefined, 开口三角保护电压取自放电线圈, 其不平衡电压保护定值计算如下 (符号意义同上) :

已知:m=150, n=5, kv=1.15

(1) 最大允许切除的小元件数k

取k=22

(2) 继电器的动作电压

(3) 动作时间的整定

为了躲开关不同期合闸取0.1～0.2s

5 整定时需要注意的问题

1) 电容器组的额定相电压, 不论是差压保护还是不平衡电压保护, 公式中使用的都是电容器组的额定相电压, 而不是相间电压, 两者之间相差undefined倍。

2) 放电线圈TV变比选错, 二次值的计算, 关键是选对TV变比, TV变比的大小决定于放电线圈。如4.1中, 放电线圈型号为FDRundefined, 应选undefined, 不应选undefined, 或4.2中的undefined, TV变比选小了, 对设备的安全不利, 选大了, 保护容易误动。

3) 集合式电容器过电压倍数kv一般比分散式电容器高, 计算时应取规定范围的高值。

4) 整定不平衡电压时, 应实测开口三角正常运行的不平衡电压, 以满足设备厂家的要求。

6 结论

综上所述, 不同厂家的设备, 即使整组容量相同, 由于其内部串并联关系不同, 接法不同, 采用的不平衡保护方式也不同。在没有现场实测值的情况下, 通常采用15V, 0.2s的经验值。这在电容器运行中存在安全隐患, 即有些情况, 要么定值偏大起不到保护电容器作用;要么定值偏小, 运行中保护经常误动, 电容器不能正常投入。因此, 除了参考厂家提供的差压或不平衡电压定值外, 还必须弄清楚电容器内部串并联关系, 对照规计算公式及适用条件进行计算整定。

参考文献

[1]DL/T584-2007.3kV～110kV电网继电保护装置运行整定规程[S].

[2]B50227—1995并联电容器装置设计规范[S].

不平衡电压保护 第2篇

【关键词】电力系统;电弧过电压;谐振

0.引言

在35KV及以下中性点不接地系统中，当发生单相接地后，允许维持一定的时间，一般为2h不至于引起用户断电。但随着中低压电网的扩大，中低压架空导线及电缆出线回路数增多、线路增长，中低压电网对地电容电流亦大幅度增加，当发生单相接地时，接地电弧不能自动熄灭而产生电弧过电压，一般为3-5倍相电压甚至更高，致使电网中绝缘薄弱的地方放电击穿，最终发展为相间短路造成设备损坏和停电事故。最近从本地区电网发生的电压不平衡来看，电压异常波动基本发生在因天气刮风或设备原因造成的某处单相间歇或直接接地或断线时，为了使调度员在系统发生电压波动时能够明确区分故障类型，及时处理故障，保障电网安全运行，下面分别就接地、线路断线、PT熔丝熔断、谐振过电压等故障情况下系统的不同表征詳细进行归类分析，以供交流。

1.接地故障

一相金属接地时，相电压特征是一相电压为零，其他两相电压升高至线电压。

结果判断为：一相金属性接地后正常的电压变化，电压为零相是接地相。

一相非金属(经过渡电阻)接地时，相电压特征是一相(或两相)电压低，但不为零，另两相(或一相)电压高，近似线电压，随着过渡电阻的变化，各相电压发生较大幅度的波动，有时超过线电压。非接地的两相电压一般不相等。

结果判断为：随着电阻变化，产生电压波动时带有接地过电压，这种情况往往是最高电压相的下一相(按正相序排列)为接地故障相。由断路器送电发出接地信号时，相电压特征是三相电压瞬间波动，瞬间发接地信号。电压瞬间变化情况和一相断相或两相断相的电压情况相同。

结果判断为：由于断路器三相接触不同期而造成的三相线路不能同时带电，使中性点产生位移。

2.线路断线

一相断相时，如一相线路断线或线路跌落断路器掉闸时，相电压特征是三相电压不平衡，有时发出接地信号。断线相电压和中性点电压升高，非断线两相电压相等且降低，供电功率减少。

结果判断为；三相对地电容电流不对称，通过非断相的两相电压相等和供电功率明显减少这两个特点，来区别接地故障和线路断相故障。

两相断相，如两相线路断线或线路跌落熔断器两相掉闸时，相电压特征是三相电压不平衡，有时发出接地信号。非断线相电压降低，断线两相电压升高，当两相断线较长时，中性点电压也会使交流监视装置发出接地信号。供电功率明显减少。

结果判断为：由于三相对地电容电流不对称造成。这种两相断相的电压情况与金属性接地的电压情况相同。

3.单相接地与断线的区别

单相接地虽引起三相电压不平衡，但线电压值不改变。单相接地又分为金属性接地和非金属性接地两种。金属性接地接地相电压为零，其他两相电压升高1．732倍：非金属性接地接地相电压不为零，而是降低为某一数值，其他两相升高不到1．732倍。

断线不但引起三相电压不平衡，也引起线电压值改变。上一电压等级线路一相断线时，下一电压等级的电压表现为三个相电压都降低，其中一相较低，另两相较高但接近，本级线路断线时，断线相电压为零，未断线相电压仍为相电压。

4.母线PT熔丝熔断

PT一相一次熔丝熔断时，电压特征为一相电压大幅度降低，其他两相电压有不同程度的降低。

PT二相二次熔丝熔断时，现象为中央信号警铃响，打出“电压互感器断线’光宇牌，一相电压为零，另外两相电压正常。

5.谐振过电压

谐振引起的三相电压不平衡有两种：一种是基频谐振，特征类似于单相接地，即一相电压降低，另两相电压升高：另一种是分频谐振或高频谐振，特征是三相电压同时升高。

当相电压特征是一相电压低，但不为零，两相电压升高，超过线电压，表针打到头，或两相电压低但不为零，一相电压高，表针打到表头。

结果判断为：有基波谐振，产生谐振过电压，电压最低相为接地相。

当相电压特征是三相电压依次轮流升高，并超过线电压(不超过两倍相电压)，表针打到头，三相电压表指针在相同范围内低频摆动。

结果判断为：有分频谐振，产生谐振过电压。

当相电压特征是三相电压同时升高，有的相超过线电压，表针打到头。

结果判断为：高频过电压，但发生的机会很少。

6.结语

当电网电压发生波动时，调度员应先根据电压波动的规律判断故障类型。当是只带电压互感器的空载母线产生电压互感器基波谐振时，需要立即投入一个备用设备，改变网络参数，消除谐振。由于分频谐振多是由于发生单相接地激发，所以在排除基波谐振的可能后，调度员应按照常规原则进行线路的接地选拉，找出接地或断线的故障相，断开故障线路。如电压仍然波动异常，则调度员应立即解列并网小电厂，调整运行方式，分隔故障范围，破坏谐振条件，消除谐振过电压后，待电压正常后再行恢复电厂并网及正常运行方式。

母线电压不平衡研究 第3篇

本文对某中性点不接地变电站35kV侧母线电压不平衡问题进行了探讨, 通过理论研究和仿真分析, 得出了造成电压不平衡的原因并提出了整改措施。

2简介

该变电站有两台变压器, 35kV侧采用单母线分段接线方式, 每段母线上各有三条出线, 出线均采用上字塔型且全线都未换相。正常运行情况下该变电站35kV母线只带3条出线, 35k母线I段带2条出线:天歌线, 天青线;35k母线Ⅱ段带1条出线:天钢线。由于夏季负荷原因, 将Ⅱ段母线的天接线投入运行时, 出现不平衡电压, 1～5五种工况下的不平衡电压情况如下:

(1) 35kV母线采取典型并列运行方式, 消弧消弧线圈运行于1#主变, 35kV母线电压A、C相为24kV, B相为18kV, 相差6kV, 电压不平衡;

(2) 35kV母线采取并列运行的方式, 消弧线圈运行于2#主变, 35kV母线电压A相为24kV、B相为18kV、 C相为23kV, 电压不平衡;

(3) 天马山站35kV母线采取并列运行的方式, 退出消弧线圈, 35kV母线电压A相为21kV、B相为23kV、 C相为20kV, 最大相差3kV, 电压不平衡;

(4) 天马山站35kV母线采取分开运行的方式, 消弧线圈运行于1#主变, 35kV母线电压A、B相为22kV, C相为20kV, 电压基本平衡;

(5) 天马山站35kV母线采取分开运行的方式, 消弧线圈运行于2#主变, 35kV1段母线电压A、B相为22kV, C相为20kV, 2段母线电压A相为22kV、B相为21kV、 C相为22kV, 电压基本平衡。

在分裂运行情况下, 2#主变带两条出线过负荷情况严重不允许长期运行。

3不平衡电压分析

在中性点绝缘的电力系统中, 由于各相对地电容不相等, 引起了中性点对地的位移电压。这个位移电压引起了三相电压的不对称, 并在开口三角形回路产生一个不平衡电压。中性点不接地系统的等效接线如图1。

根据以上等效电路, 在忽略线路及设备对地电导时可得下列方程:

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解方程并引入相因子α=ej120°可得:

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其中Ux为系统相电压值。由式 (1) 可知如果Ca=Cb=Cc=C0时, 则上式分子:Z= (1+α+α2) =0, Up0=0, 即忽略线路对地电导时, 在系统三相线路对地电容相等情况下, 系统电压偏移为零。引入两个物理量:线路不对称度和阻尼率。

不对称度:undefined

系统的阻尼率:undefined

式中:gc为线路对地电导。将p、d带入式 (1) 有:

undefined (3)

由以上分析知:中性点绝缘系统中中性点偏移电压升高主要由不对称度p和系统阻尼率d决定, 对于正常绝缘的架空电网的阻尼率一般不超过3%～5%, 当绝缘普遍采用硅橡胶长期涂料时, 阻尼率可降到1%以下, 所以通常而言系统阻尼率对于三相电压偏移影响并不是很大。对6 kV～10 kV系统来说电缆线路电容量占的比例较大, 三相对地电容基本平衡, 中性点位移电压较低。35kV输电线路由于输电线路相对较长, 杆塔设计中若采用上字塔型且全线都没有换相, 较长的线路和三相不对称位置的布置就会造成三相线路对地电容相差较大, 而且随着35kV变电站出线线路的增多三相对地参数不对称性越大即系统不对称度p越大, 这是造成了35kV系统三相电压不平衡的主要原因。

4消弧线圈不平衡电压的影响

消弧线圈的工作原理:当系统发生单相接地故障时等效电路如图2, 此时中性点电位Up0=-UA, 流经消弧电弧的感性电流undefined, 感性电流IL和线路容性电流IC相位相反, 所以流经故障点电流I=|IC-IL|, 消弧线圈起到了减小故障电流的作用。

消弧线圈对不平衡电压的放大作用:为了表示消弧线圈L接入后系统的工作状态, 引入补偿度v:

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结合式 (1) , (2) , (3) , (4) 可得在经消弧线圈接地系统中中性点偏移电压:

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由式 (5) 可以看出, 即使在系统正常运行时, 由于线路的不对称, 也会产生中性点偏移电压, 而且在同一不对称度下, 中性点经消弧线圈接地后会有较大的中性点位移, 脱谐度v越小, 中性点偏移电压越大, 极限情况下, v=0, 即使很小的不对称度也会导致极高的中性点位移电压。

该变电站35 kV侧共有出线6条, 其中长期运行线路有天哥线 (长13.5 km) 、天青线 (长9.96 km) 、天钢线 (长17.2 km) , 其它天接、天凤等线路作为备用线路。投入天接线 (22.68 km) 给35 kV接龙站供电时, 由于在接龙站35 kV出线中:五一线 (长16.12 km) 、五二线 (长14.12 km) 、接西线 (长10.86 km) 和天接线同挂在一条母线上, 从对地参数考虑可看作为天马山站所带出线。在天接线投入前后, 该变电站35kV系统架空线对地电容电流分别为:

I01=3.010-3 (13.5+9.56+17.2+22.62) 351.3=8.6A

I02=3.010-3 (16.12+14.12+10.86) 351.3+8.52=14.16A

该变电站35kV中性点消弧线圈型号为:XDJ-550/35, 分接档位设置如表1:

无论天接线投运与否, 天马山站35kV侧系统电容电流都远小于12.5A, 消弧线圈都应工作在1档位, 投入天接线后电容电流为14.16A, 消弧线圈工作在3档, 补偿电流分别为12.5A和14.8A, 对应的脱谐度分别为:

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可见天接线的投运增大了35侧系统不对称度p的同时大大降低消弧线圈的脱谐度, 结合式 (3) , (5) 可知此时无论系统是否带消弧线圈运行都可能出现较大的中性点偏移电压, 导致母线三相电压不平衡, 而且接入消弧线圈后母线电压不平衡现象更加严重。35kV分裂运行状况下, 35kV侧系统相当于是分割成了两个子系统, 每个系统各带两条出线, 对于每个单独系统, 系统电容电流和不对称度大大减少, 脱谐度增大, 所以此时消弧线圈无论处于那台变压器运行, 系统母线的不平衡电压都相对较小。这就是天接线接入前后, 该变电站35kV系统不平衡电压变化很大的原因。

5仿真验证

仿真基于目前世界上使用最广泛电磁暂态分析ATP-EMTP仿真程序进行。基于以上建立的仿真模型分别对天接线投入后系统在1～5种工况下的不平衡电压进行了仿真。35kV母线采取并列运行方式, 消弧线圈无论运行于1#主变还是2#主变, 母线A、B、C三相电压幅值相同, 分别为:30.8kV、24.2kV、34.2kV, 对应电压有效值分别为:21.8kV、17.2kV、24.2kV, 最大相差7kV, 见图3。母线采取并列运行的方式, 不带消弧线圈时, A、B、C三相电压幅值分别为:29.8kV、30.5kV、28.4kV, 对应电压有效值为:21.1kV、22.0kV、20.1kV, 最大相差1.9kV, 见图4。天马山站35kV母线采取分列运行的方式, 消弧线圈运行于1#主变时, I段母线A、B、C三相电压幅值在29.5 kV大致相等, 对应电压有效值21.1kV。Ⅱ段母线电压三相幅值分别为:29.3kV、30.5、28.2kV左右, 对应电压有效值分别为:20.7kV、21.6kV、20.0kV, 最大相差1.6kV见图5, 消弧线圈运行于2#主变时情况与此大致相同。

6解决措施

由以上理论和仿真分析可得:造成天该站35kV出线母线电压不平衡的原因就在于该侧出线线路采用上字杆塔, 线路三相位置不对称且全线未换相造成了系统对地参数严重不对称, 在投入消弧线圈以后又进一不放大了中性点偏移电压, 引起了母线三相电压的严重不平衡。针对对地参数不对称情况, 目前可采用换相, 改变塔型或装设三相对地电容来解决。 [ID:4689]

参考文献

一例电压不平衡问题的分析 第4篇

电力系统各节点电压水平的高低不仅表征系统电能质量的好坏,还直接影响系统运行的安全性和经济性。对系统的节点电压进行监控,使其运行在尽可能理想的电压水平,不仅能提高系统的电能质量,还能提高系统的安全性,降低发生电压崩溃的危险,同时,也能够降低系统的有功损耗,提高系统运行的经济性。

笔者现介绍某企业变电站发生的一起电压不平衡现象,该事件较为典型,可为变电站的安全可靠经济运行和电压管理提供一定的参考。

1 事件经过

某日8时24分,某企业110 k V变电站10 k V 0712线路电流速断保护动作跳闸,重合闸不成功。随即该线路所在10 k V母线电压异常,控制室显示L1相电压值1.418 k V,L2相电压值4.079 k V,L3相电压值11.298k V,L1相与L2相间线电压值3.276 k V。值班员通知相关人员对0712线路进行带电巡线,同时要求运行人员对站内设备进行检查。8时30分,该段10 k V母线电压再次异常变化:控制室显示L1相电压值7.225 k V,L2相电压值7.348 k V,L3相电压值10.665 k V,L1相与L2相间线电压值0.451 k V。8时34分,该变电站10 k V同一母线所带10 k V 0718线路电流速断保护动作跳闸,重合闸不成功。跳闸后母线电压再次异常变化:控制室显示L1相电压值3.528 k V,L2相电压值3.586 k V,L3相电压值6.106 k V,L1相与L2相间线电压值0.492k V。

2 原因分析

由于该变电站主要供企业厂区用电,运行人员及时发现了10 k V 0712及0718线路故障点,0712线路所带一配电变压器内部故障导致线路跳闸,0718线路一分支电缆头故障导致线路跳闸。变电站内该段母线电压互感器一次侧L1,L2相熔断器熔断。

经分析,8时14分0712线路配电变压器故障时,10 k V电压波动,由于0718分支线电缆头老化导致L1,L2相绝缘下降,L1相较L2相下降严重,8时30分,该电缆头L1,L2相相间绝缘近于击穿,对地绝缘下降,8时34分该电缆头起火,线路跳闸。同时电压互感器一次侧L1,L2相熔断器熔断。

3 存在的问题与整改措施

该事件暴露出企业在用电管理中存在较多的问题,由于该企业线路负荷较为集中,比较容易发现故障,但有些问题依然可以通过加强管理予以避免。

3.1 供电系统设计存在缺陷

0712线路共带6台配电变压器,其中故障配电变压器直接接在线路上,配电变压器故障时没有保护,直接影响0712线路运行安全。供电企业可协助用电企业电气管理部门对其所有配电变压器运行情况进行检查,杜绝出现配电变压器无保护直接接在主线路上的现象。3.2

3.2 供电设备日常管理有缺失

由于用电企业运维人员电力专业知识欠缺,对供电设备的日常维护缺乏专业性和系统性,没有按照试验周期对配电变压器、电缆等进行预防性试验,不能及早发现设备缺陷进行处理,不能做到预防为主。

不平衡电压保护 第5篇

对于中性点不接地电力系统来说, 通常情况下, 当变电站运行过程中, 经常会发生电压互感器输出不平衡的现象。在这方面如果认识不足, 有时会因为电压不平衡而误认为系统接地, 但又不是问题之所在。往往会因为查找时间过长而耽误送电, 有时可能接地点没有及时的找到, 导致事故在一定程度上不断地扩大。因此, 研究分析中性点不接地系统的电压不平衡问题具有重要的理论意义和现实意义。

1 电压不平衡的分析

1.1 对于中性点不接地系统来说, 在变电站运行过程中, 电压互感器电压输出不平衡现象时常发生, 导致这种现象的原因通常情况下主要是保险被烧断, 也就是熔断高压保险, 进而在一定程度上直接降低了熔断相的电压, 但是该电压不会为零。由于在PT中感应电流的存在, 其相电压在一定程度上不会为零, 其余两相电压均正常, 其向量角为120°。另外, 三相电压由于受到断相的影响和制约, 进而在一定程度上出现不平衡现象, 所以进一步导致开口三角电压出现不平衡, 也就是零序电压产生, 例如:烧断C相高压保险以后, 通过进行矢量合成, 如图1所示, 显示了相应的合成结果, 在这种情况下, 零序电压在33V左右, 相应的接地装置, 在这种情况下能够起动, 但是却发出相应的接地信号。熔断低压保险与熔断高压保险相比, 两者之间的区别主要表现为:一次三相电压依然平衡, 开口三角电压依然为零, 这时, 相应的接地装置不发送接地信号。

1.2 在线路或带电设备方面, 如果某点 (例如A相) 发生金属性接地, 在这种情况下, 接地相与大地相在电位方面相互一致, 但是此时B相、C相的对地电压通常情况下, 会上升到线电压, 进而在一定程度上就会产生中性点位移现象。中性点位移电压与接地相电压大小相等, 方向相反。这里需要注意:接地并不单指线路发生接地现象, 通常情况下拉开线路进行检查时, 接地故障不能排除的, 则需要对避雷器、电压互感器, 甚至变压器的接地情况进行相应的检查。

通过上述分析, 在一定程度上归纳总结中性点不接地系统的电压情况, 当电压不平衡的故障出现时, 故障之间的区别主要表现在, 如表1所示。

2 电压互感器中性点击穿保险击穿后出现的不平衡电压分析

通过采用绝缘监视装置对泽联电站的发电机出口进行相应的处理, 该绝缘装置通常情况下由三相五柱电压互感器组成, 如图2所示, 给出相应的接线图, 当一相接地故障出现在一次系统中时, 对于电压互感器的高压绕组来说, 通常情况下会导致接地相被短路, 进而导致该相的二次绕组的电压输出为零, 并且电压输出不平衡现象也会在开口三角绕组发生, 在这种情况下接地继电器XJJ就会产生相应的励磁, 进而导致绝缘监视装置发出接地信号。通常情况下通过这套装置, 能够对一次系统接地故障进行准确的发现, 并且在一定程度上能够对故障的相别进行准确地判别。但是这种绝缘监视装置有时候也会做成假的一次系统接地, 进而发出错误信号。在04年11月初, 当控制台显示6k V母线发生接地故障, 此时Ua=Uc=3.2k V, 而Ub=0, 通过依次拉开各条出线开关的方式进行检查, 但是依然没有消除接地故障;当通过采用拉开所有的出线的方式进行处理时, 依然没有排除接地故障。通过分析产生这种现象的原因, 再次对PT进行检查, 找到原因。

如图2所示, PT二次接线的特点主要表现为:采用B相接地的方式, 对于中性点来说, 经过击穿保险JRD进行接地。检查故障的步骤: (1) 一次电压不平衡, Ub=0, Ua、Uc没有升高, 此时不存在接地现象和高压保险熔断现象, 如果熔断高压保险, 那么在这种情况下B相中感应电压一定不为零, 这种情况通常情况下只有高、低压保险都熔断时才会发生。 (2) 保险更换之后, Ua=Uc=6.4k V, Ub=0, 这是典型的接地现象, 但是所有出线拉开后, 通过摇表对变压器进行摇测, 发现6k V母线及P并没有发生接地。受单相短路电流比较小的影响和制约, 在二次回路中, 接地的b相与地电位相一致。由于Ub=0, 进而在一定程度上使得b相输出电压为零, 由于一次系统属于中性点不接地, 而电压互感器一次绕组属于中性点接地, 但是电流为零。

3 结束语

通过对上述电压不平衡现象进行分析, 对于中性点不接地电力系统来说, 在其运行过程中, 如果电压出现不平衡的现象, 需要进行具体的分析, 判断的准确, 及时的处理, 进而在一定程度上确保设备正常运行。对于接地信号不消失的现象, 需要运行人员给予高度的重视, 否则因误判进而延误故障的排除。

摘要：中性点不接地电力系统在运行过程中, 电压互感器通常情况下会出现电压不平衡现象, 本文通过对这些不平衡现象进行分析, 同时结合变电站出现的一些故障, 进一步分析其中的原因, 提出相应的对策建议, 进而在一定程度上为解决中性点不接地系统电压不平衡现象提供参考依据。

关键词：电压不平衡,中性点不接地,击穿

参考文献

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浅析配电系统不平衡电压导致的问题 第6篇

1.1 不平衡电压

电压不平衡会在用电设备中引起大负序电流, 从而造成较高的温升。此外, 电压严重不平衡也会导致电动机过热, 同时因为电压的不平衡, 会使得电力设备调整变压器的抽头位置发生错误, 严重降低了供电的可靠性与安全性。

1.2 电压波动及电压闪烁

电压快速变动时, 电压的最大值与最小值之间的差值相对于额定电压的百分比即电压的波动。电压的闪烁是因为灯光照度不稳定而造成的视感, 它是由于电压波动负荷引起的。启动电流比较大的鼠笼型感应电动机以及异步启动的同步电动机都会引起电压波动。电压波动如果过于急剧, 就会引起同步电动机的震动, 会造成电子设备及其测量仪器仪表不能准确、正常的工作, 势必会影响产品的质量和产量;而电压闪烁如果超过限度值, 则会导致照明负荷不能正常工作, 同时也会影响工作人员的视力健康。

1.3 电压偏差

电力系统各处的电压偏离它的额定值的百分比就是电压偏差。电力系统运行方式有所改变或者电网用户负荷的变化, 都会使加到用电设备上的电压远远偏离设备的额定电压, 都会导致电压偏差的发生。如果电压偏差过大, 不仅会影响到用电设备的安全和经济运行, 而且也会影响到生产用户产品的质量和产量。例如, 当电动机的电压低于额定电压时, 其转距就会减少, 转速随之下降, 易导致生产中次品和废品的上升, 这时电流就会增加, 电机的温度也会越来越高, 线圈就会发热, 加剧了绝缘部分的老化, 甚至烧坏绝缘部分。而如果电动机的电压高于额定电压, 其转距就会增加, 电动机的连接轴和从动设备的加速力随之增加, 这就会引起设备的巨大震动, 容易损坏生产设备。对于照明灯具, 如果加到灯泡上的电压低于额定电压, 灯泡的发光效率就会大大降低, 从而导致工人的工作环境恶化, 影响其视力;而如果灯泡上的电压高于额定的电压, 其使用寿命就会缩短, 甚至被烧坏。

1.4 电压中断及电压暂降

电压中断是指由于系统故障跳闸, 造成用户电压完全丧失的情况, 一般持续时间>3min。电压暂降则是由于电力系统故障或者干扰原因所造成的, 用户电压短时间内下降到90%的额定值以下, 又恢复到正常水平的情况, 时间一般在10ms~1min之间, 电压暂降后, 用户电压系统仍然有一定的残压, 大概为90%Un≥U≥1%。引起电压中断和电压暂降的因素很多, 例如雷击时所造成的输配电线路发生的瞬时故障, 以及大型电动机在全电压启动的情况下, 都会引起不同程度的电压中断和电压暂降。电压中断及电压暂降会给用户造成生产停顿或次品率的增加, 而且很容易导致计算机数据的丢失, 为用户带来很多不利影响。

2 电压电能质量问题的改善及治理

配电系统中, 电压电能的质量是供电可靠性的重要保障, 因此, 其一直备受电力系统以及用户的深度关注。我们不但要减小电压丧失的概率及平均故障的时间, 而且要研究电能的质量, 以确保电力系统的持续正常运转, 为用户生产过程的连续性提供电力支持。针对前文提出的电压质量问题, 以下阐述对其的改善方法与措施。

2.1 静止型无功功率补偿装置

静止型无功功率补偿装置简称SVC (Static Var Compensator) , 它可以有效地抑制甚至消除电压的波动、闪烁以及电压不平衡, 达到良好的综合补偿效果。SVC装置可以完成负荷无功率的动态补偿, 目前已在国内外广泛采用。它有4种结构类型和控制方法:

2.1.1 TCR型, 这种装置采用先进的光导纤维和电子技术, 通过

可控硅阀控制线性电抗器来实现连续的快速无功功率调节。其具有运行可靠、反应时间快、分相调节、无级补偿、价格便宜、适用范围广等优点。

2.1.2 TCT型, 虽然它也具有TCR型的大多数优点, 但是由于高

阻抗变压器制造非常复杂, 而且要求一级放火, 且容量在30Mvar以上时, 价格比较贵, 因而不能得到广泛应用。

2.1.3 TSC型, 这种装置用于分相调节、直接补偿, 因此, 装置本身损耗小。不过它是有级调节, 价格比较高。

2.1.4 SSR型, 此装置运行可靠、响应速度快、过载能力强、降低

闪变效果也比较好, 但是其噪音比较大、原材料消耗大, 没有平衡有功负荷的能力。

2.2 改善电压偏差的方法

2.2.1 调整同步电动机的励磁电流

调整同步电动机的励磁电流超前或滞后运行, 会产生超前或滞后的无功功率, 对改善网络负荷的功率因数、调整电压偏差有很好的效果。

2.2.2 调整无功功率补偿

如果能及时调整无功功率的补偿量, 就会从源头上防止因为无功负荷的变化在电网系统中产生电压偏差的情况发生。

2.2.3 分接头调压

在确保系统无功功率充足的基础上, 对有载调压变压器进行分接头调压, 这是一种比较简洁、经济的调压方式。

2.3 有效抑制电压暂降---动态电压恢复器

电压暂降的主要原因是电网故障, 因此, 抑制电压暂降不但需要补偿无功功率, 而且要补偿有功功率。动态电压恢复器简称DVR, 是对敏感负荷供电质量比较有效的串联补偿装置, 它能通过自身的储能单元在ms级内, 顺利将电压跌落补偿到正常值, 因此, DVR能消除电压跌落、有效抑制电压暂降、提高敏感工业负荷的供电质量。

3 结语

随着我国经济的不断发展, 电力电子技术也得到了迅速的进步, 配电系统的负荷种类也越来越多样化, 如非线性负载、冲击性负荷等, 设备有电弧炉、电力机车、大型轧钢机、电解设备等, 但是, 这些设备大多数都属于敏感性负荷, 其对电压扰动的容许能力比较低, 容易出现三相不平衡、电压波动及闪烁、电压偏差、供电中断、波形失真、频率偏移等问题, 导致供电设备的安全性降低, 带来一些用电设备的安全隐患, 会造成用电用户次品率增加, 甚至导致生产停顿或直接危及电力设备的安全运行。因此, 针对这些涉及到电网的电压质量问题, 我们要给予足够的重视和全面的了解, 并找出改善的有效措施。

参考文献

[1]田以霖.农村配电网常用无功补偿方式[J].供用电, 2006 (10) .[1]田以霖.农村配电网常用无功补偿方式[J].供用电, 2006 (10) .

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[3]许树楷, 宋强, 朱永强, 等.用于不平衡补偿的变压器隔离型链式的研究[J].中国电机工程学报, 2006, 26 (9) .[3]许树楷, 宋强, 朱永强, 等.用于不平衡补偿的变压器隔离型链式的研究[J].中国电机工程学报, 2006, 26 (9) .

不平衡电压保护 第7篇

矩阵变换器是一种新型的AC-AC直接变换器,以减少电网谐波污染、无中间直流环节、减小变换器体积等优势得到当前很多学者的研究。就目前而言,矩阵变换器调制策略的研究主要集中在间接空间矢量法、双电压合成法、电流滞环法等方面,而且在应用上这些方法也已取得了很好的效果。

由于矩阵变换器输入与输出直接相连的特殊结构,输入端的任何扰动都会对输出端产生影响,从而使得矩阵变换器的输入、输出性能对调制策略具有较强的依赖性[1,2,3,4,5,6,7]。对于不平衡的三相输入电压,矩阵变换器的输入、输出性能以及负载设备均会受到严重影响,为改善矩阵变换器的输入、输出性能,本文分析了传统的双电压合成策略下输入不平衡时输入电流发生畸变的原因,并提出了改进控制策略。

1 输入不平衡时输入电流的畸变分析

若只考虑基波电动势的三相电网不平衡,电网电压可描述为正序电压、负序电压和零序电压三者合成,对于三相无中线连接的系统,一般不考虑零序电压的影响[8],即:

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式中:ω为系统角频率;Emp、Emn、αp和αn分别为正、负序电压的幅值和相角。

并定义电压的不平衡度为

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同理,输入电流也可以模仿输入电压表示为

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由于矩阵变换器没有中间储能元件,所以其输入和输出功率必须在任何时刻、任意负载下都保持平衡。在忽略输入滤波器损耗的情况下,根据功率平衡原理可得输入电流矢量undefined与输出功率Pout的关系为

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将式(1)、(2)代入式(3)可得:

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式(4)中的交流2ω分量可以通过注入负序电流消除,负序电流的相角和幅值为

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为了保证输入侧单位功率因数,可选择θp=αp,从而θn=αn,那么,既能保证输出功率恒定,又能保证单位功率因数的输入电流可表示为

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式中:Im为任意正常数;undefined表示该输入电流是经过计算得到的需求电流,从而确保得到畸变较小的输入电流。

当矩阵变换器的三相输入不平衡时,如仍使用传统的双电压合成策略下定义的电流分配系数,就会得到如式(8)所示的输入电流方程:

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显然,该电流不能再满足负载侧功率恒定的要求。因此,在不平衡输入条件下输入电流将发生畸变并含有谐波。也就是说,传统双电压合成策略下定义的电流分配系数不再适用。从计算占空比公式角度来说,则是对输入电压的分区及最大、中间、最小电压的定义不再适用。

2 改进的双电压合成策略的实现

由上文可知,要保证负载侧功率恒定,则需要式(7)所表示的指令电流。而式(7)为两相静止坐标系下的旋转矢量,对应可得到三相静止坐标系下的指令电流i*a、i*b、i*c,并将输入电压重新分区和定义电流分配系数,从而得到带有补偿的控制策略。定义以下变量:

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相应的输入电压标记为e(i*max)、e(i*mid)、e(i*min),输出电压按图1进行分区。

定义基准流i*base为指令电流中具有最大绝对值的线电流[9]。当i*base=i*min时,令umin=e*min,可知:输出相umin连接的3个开关中,与输入相e*min相连的开关在1个开关周期内始终导通,另2个开关则始终关断;对除了umin的另外2个输出相相连的6个开关进行PWM调制。当i*base=i*max时,令umax=e*max,开关的导通原则与传统控制策略相同。

定义电流分配系数为

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同样,为了简化占空比的计算,定义以下变量:

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为了克服传统PARK变换计算式(7)指令电流算法复杂、计算量大的缺陷,笔者利用指令电流幅值Im为任意正常数的特点,直接令Im=Emp,代入式(7)得到新的指令电流为

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在三相静止坐标下,指令电流的形式可表示为

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也就是说,只要得到输入电压的正、负分量的三相形式就可以合成指令电流。笔者采用了一个新的算法,即通过三相输入电压来直接计算正、负序电压,计算公式为

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式中:T为电网电压的周期。

根据eap、ean分别得到ebp、ebn和ecp、ecn,然后代入式(18)即可得到指令电流。

3 仿真实验结果

借助基于dSPACE的矩阵变换器实验装置平台,笔者对算法的可行性作了进一步验证。实验参数如下:输入滤波电感为5 mH,滤波电容为5 μF,阻尼电阻为15 Ω;三相对称阻感负载电阻为15 Ω,电感为5 mH;采样频率为5 kHz,输入线电压有效值为120 V,其输出频率为50 Hz。仿真实验波形如图2、3所示。

从图2可看出,2种调制策略下的输出电流波形基本相当,而从图3则可看出,改进的双电压合成控制策略下的输入电流波形要比经典控制策略下的质量高。

4 结语

在输入电压不平衡的特殊条件下,根据功率平衡理论推导出指令电流,然后根据指令电流将输入电压重新分区并定义新的电流分配系数得到了改进的双电压合成控制策略。

改进的双电压合成控制策略能在基本保持矩阵变换器输出性能的情况下改善了输入性能。然而,这种改进也需要控制在一定范围内,即不平衡的输入电压必须要保证输出电压能达到期望的输出值。

摘要：为了改善电压不平衡时矩阵变换器的输入、输出性能,文章提出了一种改进的双电压合成策略,介绍了一种新的指令电流计算公式,即通过三相输入电压直接计算正、负序电压以产生指令电流。仿真实验验证了不平衡条件下双电压合成控制策略改进研究的正确性。

关键词：矩阵变换器,不平衡输入,双电压合成

参考文献

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不平衡电压保护 第8篇

1 补偿电压不平衡的产生

1.1 补偿度不合适所引起的相电压不平衡

网络的对地电容与补偿系统内所有消弧线圈构成以不对称电压UHC为电源的串联谐振回路, 中性点位相同, 各送电线路末端二次均无缺相反应, 则说明系统已接近谐振补偿运行。造成电压异常的情况还有可能是母线差压变送器接触不良等特殊原因, 也有可能是几种原因混在一起: (1) 补偿度不合适或调整操作消弧线圈时有误; (2) 欠补偿系统, 有参数相当的线路事故跳闸; (3) 负荷低谷时, 频率、电压变化较大; (4) 其他补偿系统发生接地等不平衡事故后, 引起该系统中性点位移。

补偿问题引起的电压不平衡, 应调整补偿度;欠补偿运行电网线路跳闸引起的电压不平衡, 要设法改变补偿度, 调整消弧线圈;网内负荷处于低谷, 频率、电压移电压为

式中uo网络的不对称度;

P系统补偿度;

d网络的阻尼率, 约等于5%;

Ux系统电源相电压, V。

由上式可以看出, 补偿度越小, 中性点电压就越高, 为了使得正常时中性点电压不至于过高, 在运行中必须避免谐振补偿和接近谐振补偿。但在实际情况下时常出现: (1) 补偿度偏小时, 因电容电流和消弧线圈电感电流IL=Uφ/2πfL, 由于运行电压、频率的变化, 都能引起电容电流和消弧线圈电感电流的变化, 从而改变了旧的补偿度, 使系统接近或形成谐振补偿; (2) 线路停止供电, 操作人员在调整消弧线圈时, 将分接开关不慎投在不适当的位置, 造成明显的中性点位移, 进而出现相电压不平衡的现象; (3) 在欠补偿运行的电网里, 有时因线路跳闸, 或因限电、检修而导致线路停电, 或因在过补偿电网里投入线路, 均会出现接近或形成谐振补偿, 造成较严重的中性点位移, 出现相电压不平衡。

1.2 其他补偿系统感应耦合引起的电压不平衡

两个补偿系统分别送电的两条线路较近且平行段较长, 或同杆架设交叉开口备用时, 二者经并行线路之间的电容构成串联谐振回路, 出现相对地电压不平衡。

2 系统运行中各种电压不平衡的判断和处理

2.1 从相电压不平衡范围查找原因

(1) 如电压不平衡仅限于一个监视点, 且无电压升高相, 造成用户无缺相反应时, 则是本单位电压互感器回路断线。

(2) 如电压不平衡在系统内各电压监视点同时出现, 应检查各监视点的电压指示。若不平衡电压很明显, 且有降低相和升高相, 各电压监视点的指示又基本升高时出现的电压不平衡, 可等不平衡自然消失后, 再调整消弧线圈。单一特征的判断相对容易, 两种及以上原因复合性故障引起的电压异常, 判断与处理较为复杂。如单相接地或谐振常常伴有高压熔丝熔断和低压熔丝熔断。而高压熔丝不完全熔断时, 接地信号是否发出, 取决于接地信号的二次电压整定值和熔丝熔断程度。从实际运行情况看, 电压异常时常出现二次回路异常, 此时电压高低与接地信号是否发出参考价值不大。寻找排查规律, 对电压异常处理尤为重要。

2.2 根据相电压不平衡的幅度判断原因

如系统运行中各变电所都出现严重的相电压不平衡, 则说明网内已有单相接地或干线部分单相断线, 应迅速调查各电压监视点的各相电压指示情况, 作出综合判断。如是单纯的一相接地, 可按规定的选线顺序进行查找, 从电源变电所出口先选, 即“先根后梢”的原则选出接地干线后, 再分段选出接地段。

2.3 结合系统设备的运行变化判断原因

(1) 变压器三相绕组中某相发生异常, 输送不对称电源电压。

(2) 输电线路长, 导线截面积大小不均, 阻抗压降不同, 造成各相电压不平衡。

(3) 动力、照明混合共用, 其中单相负载多, 造成各相用电负荷分布不均, 使供电电压、电流不平衡。