干式變壓器五次諧波的產(chǎn)生及其對負序電壓繼電

電力干式變壓器是鐵芯設備。由于鐵芯磁路飽和，系統側提供的勵磁電流畸變，其產(chǎn)生的諧波電流包含在勵磁電流中，含有相同的諧波成分。諧波頻率主要是3倍、5倍和7倍，諧波電流的大小與鐵心材料的飽和特性和設計中選擇的工作點(diǎn)有關(guān)，即與工作磁通密度有關(guān)。前者決定飽和特性，后者決定飽和度。高磁通密度可以節省鐵芯材料，但會(huì )增加諧波。同時(shí)，干式變壓器運行時(shí)產(chǎn)生的諧波與系統電壓有關(guān)。系統工作電壓越高，工作點(diǎn)在飽和區越深，空載電流波形畸變越大，諧波含量急劇上升。玉樹(shù)和五棵樹(shù)變電站220kV和66kV5的五次諧波含量隨著(zhù)系統電壓的增加而增加，這是由于系統電壓的增加導致電力干式變壓器鐵心飽和造成的。因此進(jìn)行了干式變壓器有載調壓分接頭的諧波試驗，此時(shí)負荷基本不變。以玉樹(shù)變電站為例，干式變壓器分接頭由' 7 '調整為' 12 '，66kV側母線(xiàn)相電壓由36kV上升至41.2kV，隨著(zhù)3%的增加，66kV電壓五次諧波含量由3.8%上升至5.1%，增加21.4%。66kV母線(xiàn)負序電壓濾波器輸出端電壓從4.9V上升到6.6 V，只需1min左右，證明負載對五次諧波沒(méi)有影響。繼續將干式變壓器分接頭位置從‘12’調整到‘3’，66kV側母線(xiàn)相電壓從41.2kV下降到37.5kV，壓降9%。66kV電壓五次諧波含量從5.1%下降到2.1%，降幅達59%。66kV母線(xiàn)負序電壓濾波器輸出端電壓由6.6V降至3.2V，此時(shí)系統高低壓側三相電壓的不平衡度沒(méi)有變化?？梢钥闯?，隨著(zhù)系統運行電壓的增加，干式變壓器產(chǎn)生的五次諧波也隨之增加，且增加幅度遠大于電壓的增加幅度。為了進(jìn)一步驗證系統運行電壓升高對電力干式變壓器五次諧波產(chǎn)生的影響，我們對長(cháng)春干式變壓器廠(chǎng)生產(chǎn)的SZ9-31500/66干式變壓器進(jìn)行了空載試驗。試驗電源從主變壓器低壓側加入，分別在100%、105%和110%額定電壓下測量3次、5次和7次諧波電壓和電流。測試結果如表3所示。

從表3的測試數據中不難看出，工作電壓的增加對干式變壓器產(chǎn)生的諧波有顯著(zhù)影響，尤其是5次諧波。當電壓升至額定電壓的110%時(shí)，根據伏安特性曲線(xiàn)，拐點(diǎn)尚未達到，干式變壓器尚未達到飽和區，但干式變壓器已產(chǎn)生高達7.4%的五次諧波電壓含量。因此，單純從干式變壓器空載特性試驗來(lái)看，無(wú)法全面考察干式變壓器運行特性中的諧波問(wèn)題，主要原因是干式變壓器生產(chǎn)廠(chǎng)家采用新材料提高磁通密度。

通過(guò)以上測試分析，可以認為玉樹(shù)和五棵樹(shù)變電站由于夜間系統負荷低、系統運行電壓高、干式變壓器電流嚴重畸變，導致干式變壓器諧波含量急劇上升，五次諧波電壓嚴重超標。此時(shí)，干式變壓器相當于諧波電壓源。

2.4諧波對負序電壓濾波器的影響分析

從以往的測試數據和分析可以看出，玉樹(shù)和五棵樹(shù)變電站負序電壓濾波器輸出端的電壓為5次諧波電壓，并隨著(zhù)66kV母線(xiàn)5次諧波電壓的增大而增大。正常情況下，負序電壓濾波器refl的輸出電壓 #p#分頁(yè)標題#e#

根據表4的試驗數據，五次諧波電壓對負序電壓濾波器的影響較大，五次諧波電壓含量對負序電壓濾波器的滲透系數為80%-89%。玉樹(shù)變電站66kV母線(xiàn)負序電壓繼電器動(dòng)作值設定為9V。根據表4的試驗數據，玉樹(shù)變電站66kV母線(xiàn)五次諧波電壓含量達到12%左右時(shí)，負序電壓繼電器電壓濾波器輸出端電壓為9.33伏，超過(guò)9V的整定值，造成誤操作。

2.5測試結論

(1)1)66kV母線(xiàn)負序電壓濾波器輸出端電壓隨著(zhù)系統電壓的增加而增加。

(2)系統5次諧波增加導致66kV母線(xiàn)負序電壓濾波器輸出端電壓升高。

(3)由于農村電網(wǎng)中存在一些額定電壓為60 kV和63kV的干式變壓器，它們在輕載高電壓下運行是產(chǎn)生五次諧波電壓的另一個(gè)原因。

(4)仿真試驗證明，額定電壓為66kV的主變壓器在110%額定電壓下空載運行時(shí)，可產(chǎn)生7.4%的5次諧波電壓和37%的5次諧波電流。五次諧波電壓對BFY-12A負序電壓繼電器的滲透率高達80%-89%。對于設定動(dòng)作值為9V的BFY-12A負序電壓繼電器，當其連接點(diǎn)的五次諧波電壓含量約為11%時(shí)，可觸發(fā)動(dòng)作。

3措施和建議

(1)安裝電能質(zhì)量在線(xiàn)檢測裝置，設置5次諧波電壓預警信號。當系統五次諧波電壓偏高時(shí)，發(fā)出預警信號，提示運行人員注意，同時(shí)采取技術(shù)措施。

(2)更換負序電壓濾波器，選擇抗諧波能力強，有5次諧波濾波電路的負序電壓濾波器。

(3)在特定時(shí)間段內，結合在線(xiàn)電能質(zhì)量監測和系統運行電壓水平，調整有載干式變壓器的抽頭，人為降低66kV系統運行電壓高的問(wèn)題。

(4)如有必要，在66kV系統中應安裝并聯(lián)電抗器，以減少特定時(shí)間段內系統運行電壓偏高的問(wèn)題。這項措施需要進(jìn)一步的可行性研究。

(5)在門(mén)檻允許的情況下，在一些額定電壓的農村電網(wǎng)中，更換額定電壓為60 kV和63kV的干式變壓器

建議相關(guān)部門(mén)今后對接人公用電網(wǎng)的電力干式變壓器增加飽和倍數的諧波測試項目，對諧波偏大的干式變壓器禁止入網(wǎng)，在源頭上堵住電力干式變壓器產(chǎn)生5次諧波問(wèn)題。同時(shí)也希望家有關(guān)部門(mén)對電力干式變壓器產(chǎn)生諧波特別是5次諧波的問(wèn)題引起重視，盡快制定出相應的技術(shù)標準。