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技術文章

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

關鍵詞：變電所 ；諧波； 危害；限制措施和方法

中圖分類號：TM33.4 文獻標志碼：B 文章編號:1003-0867(2006)09-0034-02

新疆天宏紙業35 kV車間變電所35 kV高壓開關柜7面，由6臺35/0.4 kV的變壓器組成，容量為6×1600 kVA，35kV進線由天富城西110 kV變電站35 kV出線供電。2001年，因系統諧波的入侵，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35 kV 7面高壓開關柜燒毀、爆炸，使車間供電終止，給生產帶來嚴重的影響。

1 諧波的產生

電網諧波來自于三個方面：一是電源質量不高產生諧波，發電機由于三相繞組在制作上很難做到**對稱，鐵芯也很難做到**均勻一致，電源會產生諧波。二是輸配電系統運行中產生的諧波；三是用電設備產生的諧波。其中電子型用電設備產生的諧波*多。

輸配電系統中主要是電力變壓器產生諧波，由于變壓器鐵芯的飽和，磁化曲線的非線性，加上設計變壓器時考慮經濟性，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構形式、鐵芯的飽和程度有關。鐵芯的飽和程度越高，變壓器工作點偏離線性越遠，諧波電流也就越大，其中3次諧波電流可達額定電流的0.5%。

在用電設備中，晶閘管整流設備、變頻裝置、電弧爐、電石爐、氣體放電類電光源、家用電器都會產生諧波。

天業化工廠的電石廠在生產電石過程中，電弧爐、電石爐由于加熱原料時，電爐的三相電極很難同時接觸到高低不平的爐料，使得燃燒不穩定，引起三相負荷不平衡，產生諧波電流，經變壓器的三角形連接繞組而注入電網。其中主要是2～7次的諧波，平均可達基波的8%～20%，*大可達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35kV車間變電站供電，一回線還給天業化工廠的電石廠供電，由于天業化工廠在生產電石的過程中產生諧波，而且主要是2～7次的諧波，這么大的諧波源經輸電線路，流入天宏紙業35kV車間變電站。天宏紙業35 kV車間變電站電壓互感器柜沒有消諧和消弧裝置。當系統諧波入侵時，必將造成天宏紙業35kV車間變電站燒毀事故。針對系統諧波的影響，重作設計時選用35kV柜內斷路器為真空斷路器，將原電壓互感器柜換為XHG消弧、消諧、選線及過電壓保護裝置柜。

2.1 XHG柜適用于3～35 kV中壓電力系統

XHG柜由以下部件組成。

三相組合式過電壓保護器TBP。TBP是一種特殊的金屬氧化物過電壓保護器，起限制系統過電壓的作用，過電壓保護器的沖擊系數為1，各種電壓波形下放電電壓值相等，保護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的作用是當系統發生弧光接地時，使其由不穩定的弧光接地迅速轉變成穩定的金屬性直接接地，從而保護了設備，使其不受損害。

控制器ZK。根據電壓互感器提供的電壓信號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，按照預先設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，導致相間短路。

帶有輔助二次繞組的電壓互感器。當被保護的系統發生單相接地時，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

當系統發生單相接地故障時，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定在線電壓的水平，可有效避免因單相接地引發的相間短路及因弧光接地過電壓導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，則裝置動作5s后真空接觸器分閘，若是瞬時性故障，則系統恢復正常，若為長久故障則裝置再次動作后不再分閘。

當發生電壓互感器斷線故障時，裝置輸出信號，以便用戶對有可能因電壓互感器斷線導致誤動作的繼電保護進行閉鎖。

裝置動作后，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別，同時輸出無源開關量接點信號。

裝置可將發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 結束語

2001年底，天宏紙業35 kV變電站經過設計改造后重新投運，根據近5年的運行情況，當系統又有諧波入侵時，天宏紙業35kV變電站運行情況良好。