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技術(shù)文章

35kV變電站限制諧波措施
摘要：針對(duì)新疆天宏紙業(yè)35 kV變電所電壓互感器燒毀現(xiàn)象，分析諧波的危害，提出變電所限制諧波的措施和方法。

關(guān)鍵詞：變電所 ；諧波； 危害；限制措施和方法

中圖分類號(hào)：TM33.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào):1003-0867(2006)09-0034-02

新疆天宏紙業(yè)35 kV車間變電所35 kV高壓開關(guān)柜7面，由6臺(tái)35/0.4 kV的變壓器組成，容量為6×1600 kVA，35kV進(jìn)線由天富城西110 kV變電站35 kV出線供電。2001年，因系統(tǒng)諧波的入侵，引起35 kV電壓互感器TV柜燒毀，由于35kV為油斷路器，并引起整個(gè)35 kV 7面高壓開關(guān)柜燒毀、爆炸，使車間供電終止，給生產(chǎn)帶來嚴(yán)重的影響。

1 諧波的產(chǎn)生

電網(wǎng)諧波來自于三個(gè)方面：一是電源質(zhì)量不高產(chǎn)生諧波，發(fā)電機(jī)由于三相繞組在制作上很難做到**對(duì)稱，鐵芯也很難做到**均勻一致，電源會(huì)產(chǎn)生諧波。二是輸配電系統(tǒng)運(yùn)行中產(chǎn)生的諧波；三是用電設(shè)備產(chǎn)生的諧波。其中電子型用電設(shè)備產(chǎn)生的諧波*多。

輸配電系統(tǒng)中主要是電力變壓器產(chǎn)生諧波，由于變壓器鐵芯的飽和，磁化曲線的非線性，加上設(shè)計(jì)變壓器時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)性，其工作磁密選擇在磁化曲線的近飽和段上，這樣就使得磁化電流呈尖頂波形，因而含有奇次諧波。它的大小與磁路的結(jié)構(gòu)形式、鐵芯的飽和程度有關(guān)。鐵芯的飽和程度越高，變壓器工作點(diǎn)偏離線性越遠(yuǎn)，諧波電流也就越大，其中3次諧波電流可達(dá)額定電流的0.5%。

在用電設(shè)備中，晶閘管整流設(shè)備、變頻裝置、電弧爐、電石爐、氣體放電類電光源、家用電器都會(huì)產(chǎn)生諧波。

天業(yè)化工廠的電石廠在生產(chǎn)電石過程中，電弧爐、電石爐由于加熱原料時(shí)，電爐的三相電極很難同時(shí)接觸到高低不平的爐料，使得燃燒不穩(wěn)定，引起三相負(fù)荷不平衡，產(chǎn)生諧波電流，經(jīng)變壓器的三角形連接繞組而注入電網(wǎng)。其中主要是2～7次的諧波，平均可達(dá)基波的8%～20%，*大可達(dá)45%。

2 諧波的限制措施

天富城西110 kV變電站35 kV出線一回給天宏紙業(yè)35kV車間變電站供電，一回線還給天業(yè)化工廠的電石廠供電，由于天業(yè)化工廠在生產(chǎn)電石的過程中產(chǎn)生諧波，而且主要是2～7次的諧波，這么大的諧波源經(jīng)輸電線路，流入天宏紙業(yè)35kV車間變電站。天宏紙業(yè)35 kV車間變電站電壓互感器柜沒有消諧和消弧裝置。當(dāng)系統(tǒng)諧波入侵時(shí)，必將造成天宏紙業(yè)35kV車間變電站燒毀事故。針對(duì)系統(tǒng)諧波的影響，重作設(shè)計(jì)時(shí)選用35kV柜內(nèi)斷路器為真空斷路器，將原電壓互感器柜換為XHG消弧、消諧、選線及過電壓保護(hù)裝置柜。

2.1 XHG柜適用于3～35 kV中壓電力系統(tǒng)

XHG柜由以下部件組成。

三相組合式過電壓保護(hù)器TBP。TBP是一種特殊的金屬氧化物過電壓保護(hù)器，起限制系統(tǒng)過電壓的作用，過電壓保護(hù)器的沖擊系數(shù)為1，各種電壓波形下放電電壓值相等，保護(hù)性能不受過電壓波形的影響。

可分相控制的高壓真空快速接觸器JZ。JZ的作用是當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生弧光接地時(shí)，使其由不穩(wěn)定的弧光接地迅速轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的金屬性直接接地，從而保護(hù)了設(shè)備，使其不受損害。

控制器ZK。根據(jù)電壓互感器提供的電壓信號(hào)來判定故障相別和故障類型，即電壓互感器斷線、金屬接地和弧光接地，按照預(yù)先設(shè)定的方式控制高壓真空接觸器JZ。

高壓限流熔斷器組件FUR。FUR可防止因誤接線或裝置故障造成誤判斷時(shí)，導(dǎo)致相間短路。

帶有輔助二次繞組的電壓互感器。當(dāng)被保護(hù)的系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，電壓互感器的開口三角兩端電壓立即由低電位變成高電位，使控制器投入工作。

2.2 XHG柜裝置的基本功能

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，可在30ms左右將故障相直接接地。若是弧光接地，則立即熄滅電弧，將弧光接地過電壓穩(wěn)定在線電壓的水平，可有效避免因單相接地引發(fā)的相間短路及因弧光接地過電壓導(dǎo)致的避雷器爆炸事故；若是金屬性接地，則可大大降低接觸電壓和跨步電壓，有利于保障人身**；如果用于以架空線路為主的電網(wǎng)，則裝置動(dòng)作5s后真空接觸器分閘，若是瞬時(shí)性故障，則系統(tǒng)恢復(fù)正常，若為長久故障則裝置再次動(dòng)作后不再分閘。

當(dāng)發(fā)生電壓互感器斷線故障時(shí)，裝置輸出信號(hào)，以便用戶對(duì)有可能因電壓互感器斷線導(dǎo)致誤動(dòng)作的繼電保護(hù)進(jìn)行閉鎖。

裝置動(dòng)作后，面板顯示故障類型，如電壓互感器斷線、金屬接地或弧光接地的識(shí)別，同時(shí)輸出無源開關(guān)量接點(diǎn)信號(hào)。

裝置可將發(fā)生在相與相之間和相與地之間的各種過電壓限制在3.5倍左右。

3 結(jié)束語

2001年底，天宏紙業(yè)35 kV變電站經(jīng)過設(shè)計(jì)改造后重新投運(yùn)，根據(jù)近5年的運(yùn)行情況，當(dāng)系統(tǒng)又有諧波入侵時(shí)，天宏紙業(yè)35kV變電站運(yùn)行情況良好。
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