CN105425005A - 生产厂高压电磁式电压互感器的替代装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生产厂高压电磁式电压互感器的替代装置及方法，包括所用变压器和三相降压变压器，所述所用变压器通过所用变馈电开关式的空置开关连接三相降压变压器，将三相降压变压器二次绕组直接连接到PT柜高压电压互感器继电控制室的进线端子，所用变压器和三相降压变压器的两次降压与高压电磁式电压互感器的一次降压范围相同。利用所用变压器和电压测量变压器代替电磁式高压电压互感器，解决了电磁式高压电压互感器使用中所存在的铁磁谐振过电压问题。

Description

生产厂高压电磁式电压互感器的替代装置及方法
技术领域
本发明属于高压电气测量技术领域，具体涉及一种生产厂高压电磁式电压互感器的替代装置及方法。
背景技术
生产厂高压供电通常采用3、6、10KV中性点不接地供电系统，即厂级变电所通过二次绕组中性点不接地变压器给生产厂高压开关柜提供3、6、10KV高压电源，而对于中性点不接地系统，常在母线上接有一次绕组为星形连接，其中性点接地的电磁式高压电压互感器(常安置在高压PT柜中)，主要用于高压母线电压测量以及继电保护(如高压母线绝缘、过压、欠压、备自投条件等等)。然而，电磁式高压电压互感器低压侧的负荷很小，接近空载，高压侧具有很高的励磁阻抗，在某些倒闸操作时(如非同期合闸)，或者在接地故障消失之后，它与导线对地电容或其他设备的杂散电容间形成特殊的三相或单相谐振回路，并能激发起各种谐波的铁磁谐振过电压。由于回路参数及外界激发条件的不同，可能造成分频、工频或高频铁磁谐振过电压。虽然过电压的形式是多种多样的，过电压的产生都是由于在电源中性点出现了位移电压。在我国3～10KV的电网内，因电磁式高压电压互感器引起的铁磁谐振过电压较为普遍，该故障一旦发生，轻则高压电压互感器保护熔丝熔断高压电压互感器烧毁，重则高压电压互感器所安置的高压PT柜引发发生高压短路放炮。对于电磁式高压电压互感器使用中所存在的铁磁谐振过电压问题，至今国内外也没有一个简单有效且可靠的解决办法(即消谐措施)。同样，就马钢而言，每年都会发生数起厂级变电所以及生产厂高压PT柜因铁磁谐振过电压而出现损坏甚至高压短路放炮，导致生产厂供电突然中断并造成长时间停电，严重影响生产的稳定顺行。
鉴于生产厂高压电磁式电压互感器因铁磁谐振过电压而出现损坏甚至高压短路放炮的故障在实际使用中难以避免，对此，我们发明了一种生产厂高压电磁式电压互感器的替代方法，采用该方法可以在不使用生产厂高压电磁式电压互感器的情况下实现该互感器主要的功能，这样，彻底地避免了生产厂高压电磁式电压互感器使用中所存在的问题。
发明内容
根据以上现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出一种生产厂高压电磁式电压互感器的替代装置及方法，利用所用变压器和电压测量变压器代替电磁式高压电压互感器，解决了电磁式高压电压互感器使用中所存在的铁磁谐振过电压问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种生产厂高压电磁式电压互感器的替代装置，包括所用变压器和三相降压变压器，所述所用变压器通过其馈电开关式的空置开关连接三相降压变压器，将三相降压变压器二次绕组直接连接到PT柜高压电压互感器继电控制室的进线端子，所用变压器和三相降压变压器的两次降压与高压电磁式电压互感器的一次降压范围相同。所述三相降压变压器同PT柜高压电压互感器具有相同的接线组别。所述所用变压器为10kV/380V降压变压器，所述三相降压变压器为380V/100V降压变压器。
一种生产厂高压电磁式电压互感器的替代方法，该方法通过每段高压母线的所用变压器以及三相降压变压器来替代该段高压母线PT柜内所安装的高压电压互感器实现电磁式高压电压互感器的母线电压测量以及继电保护功能。该方法通过每段高压母线的上一级变电所的PT柜实现电磁式高压电压互感器的绝缘监测，实现在高压母线接地故障时报警。
本发明有益效果是:在2015年6月，我们所设计的一种生产厂高压电磁式电压互感器的替代方法在马钢三钢轧大H型钢Ⅱ段10KV高压PT柜中投入了使用，实际使用效果很好。该项技术成果可以在全公司乃至全国的生产厂高压配电系统中推广，该项技术成果的使用不仅可以取消生产厂高压PT柜中的电磁式高压电压互感器，以此可以节省可观的备件费用，而且还避免了生产厂高压PT柜故障而引发整个生产厂供电系统故障。故此，若该项技术成果能在全公司推广，则可创造几百万元的经济效益。
附图说明
下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1(a)是本发明的具体实施方式的中性点不接地系统的TV带有Yn连接的三相电路接线图。
图1(b)是中性点不接地系统的TV带有Yn连接的三相电路接线图的等效电路图。
图2是本发明的具体实施方式的电磁式高压电压互感器与其继电控制室的接线示意图。
图3为本发明的具体实施方式的电压测量变压器与电磁式高压电压互感器继电控制室的接线示意图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
中性点不接地系统的TV带有Yn连接的三相电路接线图如下图1(a)所示，在中性点不接地供电系统中，常在母线上接有一次绕组为星形连接，其中性点接地的电磁式高压电压互感器TV，图1(b)为其等值电路图。图中为三相对称电源电动势，LA、LB、LC为TV的各相励磁电感，C0为各相导线及母线等的对地电容。令C0与各相励磁电感并联后的导纳分别为YA、YB、YC，在正常运行时，互感器TV的励磁电感较大，铁芯不饱和时XL＞XC。两者并联后为一等值电容，即YA＝YB＝YC＝jωC，故不会产生过电压。
当系统发生故障或操作等外界的干扰，如TV突然合闸、线路单相接地等，TV的绕组受励磁的激发而饱和，又由于三相绕组L饱和的程度不同，因此，YA≠YB≠YC。因此，必然导致中性点位移电压，它可以是工频电压，也可以是分频或高频电压。
由上述电磁式高压电压互感器TV饱和引起谐波过电压(即铁磁谐振过电压)的机理可知，安装电磁式高压电压互感器的PT柜在实际工作过程中很容易发生因铁磁谐振过电压而出现损坏甚至高压短路放炮的故障。然而，针对电磁式高压电压互感器饱和引起铁磁谐振过电压的问题，至今国内外也没有一个简单有效且可靠的解决办法(即消谐措施)。
由常规使用的PT柜内电磁式高压电压互感器TV的结构(如上图1(a)所示)可知，电磁式高压电压互感器实际上是一个带铁芯的三线圈变压器，变压器二次侧具有两个三相绕组，一个为星形连接用于母线电压测量的三相绕组(简称电压测量绕组)，由于该绕组所接负荷基本上无变动，故此，具有较高的电压测量精度；另一个为三角形连接用于母线绝缘监测的三相绕组(简称绝缘监测绕组)并且为开路状态，形成一个有开口的三角形连接的三相绕组，当系统三相正常时，三相电压向量和为零，开口侧输出电压为0；当某相接地，三相电压失去平衡，在三角形开口侧出现零序电压。开口三角输出端接电压继电器或其它检测电路，由此发出系统接地信号。简言之，常规的电磁式高压电压互感器的主要功能就是供电母线的电压测量以及绝缘监测。而对于生产厂电磁式高压电压互感器的绝缘监测绕组，当生产厂某段高压供电母线出现接地故障时，该段母线电压互感器绝缘监测绕组开口三角输出端的电压将不为零，由此使该段母线接地检测电压继电器动作，并在生产厂高压供电状态显示屏上发出该段高压供电母线接地故障报警。鉴于高压供电线路出现接地故障时，即使生产厂高压PT柜发出高压母线接地故障报警，由于生产的连续性，无法在短时间内为了高压母线接地故障的检查而对生产厂高压供电线路进行停电操作。然而，在生产厂相应段高压供电线路不断电的情况下，生产厂设备维护人员无法确定高压母线接地点是否处在本生产厂内的高压供电线路上；另外，生产厂高压供电线路的接地故障通常都是瞬间发生且持续时间很短，并且高压供电线路出现接地故障时，在同一条高压供电线路上的上一级变电所以及各生产厂的高压PT柜都会发出高压母线接地故障报警。由此可知，生产厂电磁式高压电压互感器的绝缘监测功能无实际意义，高压供电母线的绝缘监测完全可以由生产厂高压供电线路上的上一级变电所的PT柜来完成；而对于生产厂电磁式高压电压互感器的电压测量绕组，通常该绕组的三相输出连接至电压表(用于母线电压指示)、母线过电压以及欠电压保护单元(用于继电保护)、电度表(用于非计量性的有功功率测量)以及高压供电回路无功补偿控制系统(用于母线电压检测)，互感器电压测量绕组所接的这些设备或器件并不要求高精度的母线电压测量。据此，仅从生产厂高压母线电压测量的角度来说，鉴于生产厂每段高压母线上的所配备的所用变压器(简称所用变)通常具有稳定的负载，这样，完全可以利用生产厂每段高压母线的所用变(10KV/380V)以及一台小容量的三相降压变压器来替代该段高压母线PT柜内所安装的电磁式高压电压互感器。
对于生产厂高压PT柜，通常其电磁式高压电压互感器的电压测量绕组输出端以及母线绝缘监测绕组输出端通过控制电缆连接到高压电压互感器继电控制室，从而实现母线三相电压测量、继电控制以及母线绝缘监测等，电磁式高压电压互感器与其继电控制室的接线示意图如下图2所示。如上所述，在不考虑生产厂高压PT柜母线绝缘监测功能的情况下，可以通过生产厂高配所用变压器以及一台测量变压器来替代生产厂高压PT柜中电磁式高压电压互感器。为此，在生产厂所用变压器馈电开关室的某一空置开关下连接一台小容量的三相降压变压器(3KVA，380V/100V)(简称电压测量变压器)，该电压测量变压器与电磁式高压电压互感器具有相同的接线组别(即y/y-0)，然后，将该三相电压测量变压器二次绕组直接连接到PT柜高压电压互感器继电控制室的进线端子上，直接替换原电磁式高压电压互感器三相电压测量绕组输出端的连接线，电压测量变压器与电磁式高压电压互感器继电控制室的接线示意图如下图3所示。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (6)

1.根据权利要求1所述的生产厂高压电磁式电压互感器的替代装置，其特征在于,该装置包括所用变压器、馈电开关和三相降压变压器，所述所用变压器通过其馈电开关室的空置馈电开关连接三相降压变压器，将三相降压变压器二次绕组直接连接到PT柜高压电压互感器继电控制室的进线端子，所述每段高压母线的所用变压器、馈电开关三相降压变压器一一对应。
2.根据权利要求1所述的生产厂高压电磁式电压互感器的替代装置，其特征在于,所用变压器和三相降压变压器的两次降压与高压电磁式电压互感器的一次降压范围相同。
3.根据权利要求1所述的生产厂高压电磁式电压互感器的替代装置，其特征在于,所述三相降压变压器同PT柜内高压电压互感器具有相同的接线组别。
4.根据权利要求1所述的生产厂高压电磁式电压互感器的替代装置，其特征在于,所述所用变压器为10kV/380V降压变压器，所述三相降压变压器为380V/100V降压变压器。
5.一种生产厂高压电磁式电压互感器的替代方法，其特征在于：该方法通过每段高压母线的所用变压器以及三相降压变压器来替代该段高压母线PT柜内所安装的高压电压互感器实现电磁式高压电压互感器的母线电压测量以及继电保护功能。
6.根据权利要求1所述的生产厂高压电磁式电压互感器的替代方法，其特征在于：该方法通过每段高压母线的上一级变电所的PT柜实现电磁式高压电压互感器的绝缘监测，实现在高压母线接地故障时报警。
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