10kV消谐装置课件Word格式.docx

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二、PT产生铁磁谐振产生的原因以及危害？

正常运行时，PT开口三角的电压（3U0）理论上是0V，在实际中一般也不超过10V，系统发生单相接地故障时，3U0将迅速升高到30V，有时更高，达到120V时，形成过电压，当系统带电时，由于三相不同期等原因（存在有如瞬时接地故障等的现象，对系统造成冲击扰动），会在电压互感器中产生很大的谐波电流，导致互感器内部铁芯饱和，使二次侧的波形发生畸变，当畸变足够大时，就形成了铁磁谐振。

另外也有因磁滞损耗和涡流损耗而形成谐振的情况。

在分频谐振（低于50Hz，比如16.667Hz、25Hz）时，一般过电压并不高，但是PT的电流大，易使电压互感器（PT）过热而爆炸；

基波和倍频谐振（比如50Hz、150Hz）时，一般电流不大，但是过电压很高，常使设备绝缘损坏，引起电压互感器（PT）烧毁，造成恶性事故。

三、PT产生了铁磁谐振时，谐波分量有哪些？

在铁磁谐振时的谐波含量中，16.667Hz，25Hz，150Hz三种成分比重较大，其他的分量相对很小，一般忽略。

四、铁磁谐振产生的条件

①中性点非有效接地系统；

②非线性电感元件和电容元件组成的振荡回路。

回路线性状态时的自振频率小于某次低频谐振频率，当铁芯饱和而电感减小时，回路自振频率增加到恰好等于某次低频的谐振频率；

③振荡回路中的损耗足够小，所以谐振实际上发生在系统空载或轻载时；

④电感的非线性要相当大；

⑤有激发作用，即系统有某种电压、电流的冲击扰动，如跳、合闸，瞬间短路等。

五、消谐装置消除铁磁谐振的原理

装置实时监测PT开口三角电压，运用DFT算法计算出零序电压16.667Hz、25Hz、50Hz、150Hz四种频率的电压分量。

本装置较目前市场上同类设备增加了压敏元件，该元件的电抗随谐波电压而变化，从而破坏PT铁磁谐振的产生条件。

达到了实时在线消除运行过程中瞬态谐振的目的，极大地降低了谐振产生的可能性。

如压敏元件未能完全消除PT产生的铁磁谐振，则瞬间启动大功率消谐元件予以消除。

在消谐过程中，使用了最优决策算法，即寻找合理的消除点

我们知道，谐波电压中16.667Hz（≈17Hz），25Hz，150Hz谐波分量叠加在50Hz的基波上，将使基波波形发生严重畸变，在消谐元件出口消谐时，如不区分具体的消除点，就很容易造成PT运行的不安全，并且出口在谐波的过零点时就没有意义。

所以根据最优决策理论，应该寻找那些基波过零点与谐波峰值之间的黄金分割点（0.618）进行消除，这样既可以消除谐振又能保证基波不受或少受影响（图6—1）。

当谐振发生时，每隔一微小时间段启动一次大功率消谐元件，启动3次算作一段，如果在第一段消谐过程中未能完全消除，隔一定时间启动第二段，若仍未能完全消除，则隔一定时间启动第三段。

之后如谐振故障依然存在，则为了PT安全的考虑，不再启动大功率消谐元件，只用压敏元件予以实时在线消除。

直到谐振完全消除。

t

V

a

b

a=0.618×

图6—1消谐选点示意图

合成波形

基波波形

谐波波形

六、动作判据

①谐振判据：

17Hz谐波电压≥17V；

25Hz谐波电压≥25V；

150Hz谐波电压≥33V。

满足任意一个条件，则瞬间启动大功率消谐元件对铁磁谐振的谐波进行消除，同时装置“谐振”指示灯点亮，闭合谐振告警继电器，给监控系统发“谐振”告警信息。

②接地判据：

基波电压≥30V。

满足上述条件，则“接地”指示灯点亮，闭合接地告警继电器，给监控系统发“接地”告警信息。

③过压判据：

基波电压≥120V。

满足上述条件，则“过压”指示灯点亮，闭合过压告警继电器，给监控系统发“过压”告警信息。

④返回系数：

93.75%。

七、调试模拟试验

1、接地

用继电保护测试仪或调压器给消谐装置零序电压端子加电压，由低于30V缓慢升到30V，装置动作：

点亮接地指示灯，闭合接地告警继电器（用万用表测量其输出接点，应处于导通状态），打印故障信息，通过串口上传故障信息。

将电压缓慢下降，在不低于28.125V时，由于返回系数的存在，该故障仍继续存在。

低于28.125V时，故障返回。

但此时指示灯、接地告警继电器仍保持，打印机在打印完该故障后自动停止，串行通讯由上传故障报文变为上传无故障报文。

查看故障报告，应当显示记录故障动作时刻的信息。

此电压值可能低于门坎值30V但高于返回值28.125V，如29V。

2、过压

用继电保护测试仪或调压器给消谐装置零序电压端子加电压，由低于120V缓慢升高到120V，装置动作：

点亮过压指示灯，闭合过压告警继电器（用万用表测量其输出接点，应处于导通状态），打印故障信息，通过串口上传故障信息。

将电压缓慢下降，在不低于112.5V时，由于返回系数的存在，该故障仍继续存在。

低于112.5V时，故障返回。

但此时指示灯、过压告警继电器仍保持，打印机在打印完该故障后自动停止，串行通讯由上传故障报文变为上传无故障报文。

此电压值可能低于门坎值120V但高于返回值112.5V，如115V。

3、谐振

用继电保护测试仪或频率发生器给装置零序电压端子加16.667Hz频率的电压，由低于17V缓慢升到17V，装置动作：

点亮谐振指示灯，闭合谐振告警继电器（用万用表测量其输出接点，应处于导通状态），打印故障信息，通过串口上传故障信息。

将电压缓慢下降，在不低于15.9375V时，由于返回系数的存在，该故障仍继续存在。

低于15.9375V时，故障返回。

但此时指示灯、谐振告警继电器仍保持,打印机在打印完该故障后自动停止，串行通讯由上传故障报文变为上传无故障报文。

此电压值可能低于门坎值17V但高于返回值15.9375V，如16V。

25Hz、150Hz试验方法同理。

八、谐振模拟实验时，为什么要在试验回路中串接灯泡或电阻？

谐振模拟实验的原理接线图如图10—1。

当装置内部的大功率消谐元件启动时，会产生很大的暂态冲击电流，这会对实验仪器产生不利的影响甚至使其损坏。

为了避免此情况发生，应在试验回路中串接如图所示的灯泡或电阻，以便限制电流的大小。

灯泡或电阻的功率一般在30W～100W（阻值500～1500Ω）之间即可。

谐波发生器或

继电保护测试仪

WXZ196-X型

微机消谐装置

图10—1谐振模拟实验原理接线图

九、观音岩电厂所用消谐装置简介

观音岩电厂所采用消谐装置端子接线图

观音岩电厂所采用的消谐装置为：

保定恒东电器有限公司生产的HHD-WX系列微机消谐装置。

能区分外部过电压、铁磁谐振和单相接地。

采用大功率、无触点消谐元件，消谐迅速、可靠。

能迅速消除三分频、二分频、工频以及三倍频（即16.667Hz、25Hz、50Hz、150Hz）等特征频率的铁磁谐振。

装置提供一组无源报警接点，无论是过电压、铁磁谐振、单相接地故障，这一组无缘报警接点均接通，给监控系统发告警信息。

其装置端子接线如上图所示：

1～8：

分别为不同母线PT开口三角电压的输入端（最多可接4段母线）。

9、10：

综合报警信号输出节点。

11、12、13：

RS232/485通信接口。

14、15：

装置工作电源。

（AC/DC220V，功耗≤20W。

）

16：

屏蔽地。

十、观音岩电厂消谐装置动作判据模拟试验

试验接线如下图所示：

跟其他消谐装置一样，做模拟试验时，应在回路中串入负载（如图中的灯泡，兼作动作指示用，功率取100W即可）以防大功率消谐元件动作时损坏试验仪器。

1、单相接地：

PT开口三角基波零序电压≥30V

给装置信号输入端“Uo1*，Uo1”输入工频30V～120V之间电压，“单相接地”指示灯亮、综合报警接点闭合。

当输入电压小于30V时，本装置不动作。

2、过电压：

PT开口三角基波零序电压≥120V

当输入信号端通入120V以上电压，“过电压”指示灯亮、综合报警接点闭合报警（即当系统发生过电压故障时，经过消谐后，过电压信号仍存在，系统没有恢复正常，这时应尽快排除系统故障，以免造成损失）。

3、谐振：

（个人理解：

谐振的判据应该跟其他消谐装置的谐振判据一样，只是这里做模拟实验时，其做法跟其他消谐装置的做法不一样，这里是用过电压来判别“谐振故障”。

当输入信号端短时通入130V（在系统参数设置窗口可设置120~150）以上的电压，并迅速撤除电压，此时伴随着灯泡闪烁三次，“谐振”指示灯亮、综合报警接点闭合报警（即当系统发生谐振时，零序电压较高，经消谐，系统恢复正常，零序电压很快降下来，如果三次后过电压仍存在，报过压故障）。

消谐成功后，综合报警继电器动作10秒提醒用户。

其他消谐装置的谐振判据：

个人理解：

“过电压”是由“谐振”引起的，当发生“谐振”时，每隔一微小时间段启动一次大功率消谐元件，每启动一次，灯泡就闪烁1次，灯泡闪烁三次过后，也就是大功率消谐元件启动三次之后，若“PT开口三角的零序电压”低于120V，则消谐装置认为消谐成功，系统恢复了正常；

若三次之后，“PT开口三角的零序电压”仍高于120V，则认为“经过消谐后，过电压信号仍存在，系统没有恢复正常”，所以报“过电压”故障，需要人为尽快的排除系统故障。

十一、发生铁磁谐振时，分频谐振与基波、倍频谐振的特点分别是什么？

在35千伏及以下的电网中，几乎所有的内部过电压事故均由铁磁谐振引起。

铁磁谐振引起的过电压持续时间长，甚至可能长期存在。

在分频谐振（低于50Hz，比如16.667Hz、25Hz）时，一般过电压并不高，但是PT的电流大，易使PT过热而爆炸；

基波和倍频谐振（比如50Hz、150Hz）时，一般电流不大，但是过电压很高，常使设备绝缘损坏，造成恶性事故。

消谐装置正常运行时的采样

观音岩消谐装置的定值

观音岩消谐装置动作报告

卖炭翁白居易（唐）字乐天号香山居士

卖炭翁，伐薪烧炭南山中。

满面尘灰烟火色，两鬓苍苍十指黑。

卖炭得钱何所营?

身上衣裳口中食。

可怜身上衣正单，心忧炭贱愿天寒。

夜来城外一尺雪，晓驾炭车碾冰辙。

牛困人饥日以高，市南门外泥中歇。

　　翩翩两骑（jì

）来是谁?

黄衣使者白衫儿。

手把文书口称敕，回车叱牛牵向北。

一车炭，千余斤，宫使驱将（jiāng）惜不得。

半匹红绡一丈绫，系（jì

）向牛头充炭直（值）。