消谐装置的作用电力系统中有许多铁芯电感元件,如变压器、电压互感器、消弧和并联补偿电抗器等,这些元件多为非线性元件,它们与系统的电容形成许多复杂的振荡回路。如果满足一定条件,可以长时间激发铁磁谐振过电压。铁磁谐振产生的较高的过电压和过电流容易损坏电力设备的绝缘,严重时危及运行人员的安全。微机消谐装置实时监测电压互感器PT开口三角处的电压和频率。当发生铁磁谐振时,装置瞬间启动无触点消谐元件产生强阻尼,从而消除铁磁谐振。
消谐装置的工作原理微机消谐装置采用一种高性能的单片机作为核心部件,检测PT的开口三角电压(零序电压)。正常工作情况下,电压小于30V,装置中的大功率消谐元件(固态继电器)闭锁,对系统运行无影响。当PT开路电压大于30V时,系统故障。消谐装置开始采集该信号的数据,通过电路对信号进行数字测量、滤波、放大等数字信号处理技术,然后对检测到的数据进行分析计算,得出故障类型。
如果目前是铁磁谐振,系统立即启动消谐电路,使固态继电器导通,在阻尼作用下铁磁谐振迅速消失。此时CPU系统记录并存储,自动报警并显示谐振信息(时间、频率、电压值)。若线路为过电压或单相接地故障,微机系统检测后将分别给出显示和报警,并记录和存储相关故障信息。CPU系统在处理后会回到初始状态,继续检测电路中的状态。
微机消谐装置工作原理二次消谐是装配在电压互感器二次开口三角形内的微机消谐装置。大多以单片机为核心部件,实时检测PT开口三角电压。正常工况下,电压较小,装置中的大功率消谐元件(SCR)处于闭锁状态,对系统没有影响。当检测到开口三角电压大于30V时,说明有故障,所以装置开始收集开口三角电压上的数据。通过数字测量、滤波、放大等数字信号处理技术,对数据进行分析计算,判断当前故障状态。如果在某一频率(一般在17 ~ 150Hz之间)出现铁磁谐振,CPU会立即启动消谐电路(开启晶闸管),使铁磁谐振在强阻尼下迅速消失。消谐电阻并联在开口三角形处。如果消谐装置中的晶闸管发生故障,报警触点接通启动交流接触器,接触器启动大容量电阻,从而消除谐振。当系统发生铁磁谐振时,装置瞬间启动消谐元件,瞬间短路PT开口三角绕组产生强阻尼,从而消除铁磁谐振,如下图所示:
从工作原理来看,两种消谐装置都能起到很好的消谐作用,在电网中得到了广泛的应用。目前,系统中的消谐装置有三种模式:
(1)安装一次谐波消除器;
(2)安装二次微机消谐装置;
(3)同时安装一次消谐装置和二次微机消谐装置。
根据实际运行经验,在系统中安装一次谐波消除器后,会引起较大的二次谐波(主要是三次谐波),使二次开路电压增大,引起中性点位移,产生零序电压分量,出现虚幻接地现象,导致绝缘监测装置误发接地信号,谐波消除器电阻越大,位移越大。对系统有一定影响。然而,当安装二次微机来消除谐波时,也有一些缺点。这是因为铁磁谐振一般是分频谐振,器件的检测时间比较长,所以运算速度比较慢。当分频谐振频繁发生或铁磁谐振持续存在时,谐振无法完全避免,从而造成一定的后果。而二次微机消谐装置可以有效地消除三次及其他高次谐波。因此,同时安装两台消谐装置可以实现功能互补,抑制系统中的铁磁谐振。
3、据了解,市面上的一次谐波消除器体积小,安装方便。二次微机消谐装置一般安装在开关柜或控制盘上,体积小,接线简单,操作维护方便。另外,10kV、35kV一次消谐器价格在900元左右,二次消谐器价格在3000元左右。同时,安装一、二次谐波消除器投资有限。根据以上分析,为了有效地抑制中性点不直接接地系统中铁磁谐振引起的一系列危害,在电磁式电压互感器的一次中性点安装消谐器,在二次开口三角形处安装微机和消谐器是最佳的方法。
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