由感应电压引起的电压异常原因分析与处理措施_王健VIP

1、第 37卷 第 5 期vol. 37no. 52009年 5月may2009由感应电压引起的电压异常原因分析与处理措施王健 1, 2, 张嘉旻3( 1. 华东电 网有限公司 电力调度中心 ,上海 200002; 2.上海交通大学电子信息与电气工程学院, 上海 200240;3. 华东电力试验研究院有限公司 , 上海 200437)摘 要 : 针对外高 桥三厂 启动调试过程 中导致断路器 无法合闸 的高感应电压现象 , 基于电磁暂态 程序( emtp) 建立了外高桥三厂的感应电压分析模型 , 研究了 外高桥 三厂在各 种工况 下的桥 引线感 应电压 , 并提出了调度操作中应注意的问题和解决措施。

2、关键词 : gis; 感应电压 ; emtp作者简介 : 王健 ( 1975-) , 男 , 高级主管 , 工程师 ,从事电力系统运行与控制工作。中图分类号 : tm711文献标志码 : b文章编号 : 1001- 9529( 2009) 05- 0880- 03a nalysis of abnor mal voltage due to i nduced vol tage and r elatedt r eatment measur eswangj ian1, z hangj ia -min 2( 1. dispatchc enter, east china gridc ompany limi

3、ted,shangh ai 200002, china;2. sch ool of electroi c, i nformati on and el ectrical engineering, shanghaiji aotong uni v. ,shanghai 200240,chin a;3.e ast ch inae lectri c power test research in stitute co. ,ltd. , shanghai200437, ch ina)a bstr act: theh ighi ndu cedv ol tage occurredd u rings tart -

4、upd ebugging for waigaoqi ao no. 3 power plant madet heci rcuit breaker unablet o switch off .t o solve the problem, the electromagnetic transient pr ogram ( emtp)was usedto construct the i nduced voltage analysis model to i nvestigate the i nduced voltage un der various cond iti ons for waigao-qiao

5、 no. 3 power plant. probl ems needing more attention were pr oposed,as well as cou ntermeasur es.k eyw or ds: gis;i nducedv ol tage;e l ectromagnetic tran si ent program ( emtp)2007年 12月 500 kv 外高桥三厂启动调试过5138 线与 500 kv 系统相连 。一次接线如图1 所程中 , 在某些系统方式下,出现较高的感应电压 ,示 。超过 gis 就地 同期装 置 “检无 压 ”的定 值 , 致使5012、5

6、051开关无 法合闸 。通 过计算分析 , 认为这是由于电容分压所造成的。1 计算模型为了研究 gis设备的 感应电压 对断路器 操作的影响 , 需要借助 emtp 电磁暂态 分析软件 , 对外高桥 三 厂的 500 k vg is设备 进 行建 模 研究 。emtp程序的基本功能是进行电力系统仿真计算 , 利用 emtp 进行电力系统的计算分析就是利用其对相关电力设备参 数精确的仿真 模拟功能 。1. 1 实际接线和计算参数外高桥三厂的500 kvg is设备包括两条桥引线及连接桥引线的5012开关 ( 断路器及隔离闸刀 ) , 500 kvg is设备分别通过外路5137和路桥图 1外高桥

7、三厂一次接线图在研究gis设备的感应电压的过程中, 需要对 gi s设备的电容效应进行建模 , 根据制造厂提供的数据 , 500 kv gis设备相关组件的电容值如表 1 所列 。王 健 , 等 由感应电压引起的电压异常原因分析与处理措施0881表 1gis 设备电容值设备名称电容值 /p f断口1 000断路器对地600( 合闸时 )300( 分闸时 )隔离开关140电流互感器50gis通管 /pf m - 140gi s连接模块 /p f 个 - 1401. 2 计算模型本次计算是利用 emtp程序对外三厂的一次设备进行稳态仿真 ,不进行电磁和机电暂态过程仿真 。500 kv 线路采用集中

8、参数考虑线路电感ll和对地电容 cl 组成 型参数 ; 500 k v 变压器采用电感 lc 和对地电容 cc 仿真 ( 即变压器的入口电容 )来代替 , 为了简单起见而忽略了变压器的电阻 , 并根据电缆闸刀的分合情况决定是否进行模拟计算 ; gis的桥引线设备按照通管和联接模块仿真为串联电容; gi s的隔离 开关用串联电容仿真 , 并按其分合情况用短路隔离开关进行分别模拟 ; gi s的 断路器和电流互感器采用串联电容和对地电容进行仿真; 对于zno 避雷器 , 采用的是 emtp中特定的非线性指数函数模型; 电压互感器和线路电流互感器等其它的设备在emtp中根据经验采用一些比较成熟的模型

9、进行 仿真计算 。这样就得到了如图 2所示的外高桥三厂一次设备的等值计算模型 。图 2外高桥三厂一次接线图实测此时桥引线侧电压达到250 kv , 桥 引线侧电压达到250 kv 。运行工况3: 外路5137 线和 路桥5138 均带电 , 电压为 515 kv ; 5051开关合闸 , 5052、5012 开关热备 用 。实测此 时桥 引线 侧电压高 达 330 kv 。运行工况 4: 外路 5137 线和 路桥 5138 均带电 , 电压为 509 kv; 8 号主 变运 行 , 5052 开关 合闸 , 5051 开关热备用 , 5012开关冷备用 。实测此时桥 引线侧电压高达 290

10、kv。2 . 2 仿真计算结果与实测比较(见表 2)表 2 实测电压与仿真电压比较工况实测电压 /k v模拟电压 /k v桥 引线桥 引线桥 引线桥 引线工况 11906319063工况 2250250250250工况 3515330515339工况 4290509285509从表2 可知 , 仿真的模型对实际工况的模拟比较真实 ,只是在变压器投入时有一些误差,应该是仿真时变压器电阻忽略引起的误差。2 . 3 结果分析由计算结果可知, 一次设备的电容效应是产生电压异常的主要原因。特别是 gis设备的电容效应尤其突出 ,造成外高桥三厂500 kv 开关站在某些系统方式下出现较高的感应电压。从 g

11、i s设备的结构来 看 , gis 通管及 联接模块的电容效应与其长度及个数成正 比 , gis断路器断口本身就有均压电容 , gis内的断路器 、隔离开关 、电流互感器等设备也有较大的电容效应 。特别当gis 设备在某些运行方式下, 会使这些电容效应产生对电压影响较大的和效应,从而容易形成较大的电容分压效应, 直接导致桥引线侧出2 计算分析2. 1 运行工况实际测量在实际模拟过程中 , 采用相关运行工况及实测电压 。运行工况 1: 外 路 5137 线带电 , 电压 为 515 kv ( 线电压 , 有效值 , 以下相同 ) , 路桥 5138 线未带电 , 5051、5052 、5012

12、开关热备用 。实测此时桥引线侧电压达到 190 kv, 桥 引线侧电压达到 63 kv。运行工况 2: 外路 5137线和路桥 5138线均带电 ,电压为 515 kv ; 5051、5052、5012开关热备用 。现异常电压。外高桥三厂 gis设备的同期装置采用西门子 7kv611 同期装置 , 其同期原理为准同期并列 , 但在对无压设备充电时 , 采用 “检无压 ”方式 , 即退出 “检同期 ”操作方式 。为了增 强充电操作的安全性 , 防止发生非同期合环对系统和设备的冲击 , 该装置在设计中引入了 “检无压 ”闭锁逻辑 ,就是在 “检无压 ”合断路器过程中对 无压设备的电压值作了 规定

13、, 当实测 电压超 过整 定值 时 , “检 无压 ”合断路器操作被闭锁 。实际运行中,外高桥三厂同期装置“检无压 ”0882的最大电压整定为65 v( 二次侧值, 实际变比为500 kv / 100 v ) 。可知 , 当无电侧的“检无压”实测电压超过 315 kv 时 , 就会发生无法 “检无压 ” 合闸的情况 。正是由于外高桥三厂 gis设备在某些运行方式下,电容效应的和效应电压超过gis同期装置 “检无压 ”的整定值 , 从而导致 5012 开关和 5051 开关无法正常合闸 。3 对调度操作的影响在实际运行中, 外高桥三厂操作过程中的方式改变会造成桥引线的感应电压过高 , 进而影响调

14、度对 gi s断路器的正常操作 。在正常的设备停役操作时 ,特别是当外高桥三厂的变压器退出运行 , 而要恢复相关桥引线运行的方式下,会给调度对断路器的操作带来困难。另外 , 运行中遇到事故或异常如变压器运行异常 , 需要对外高桥三厂的方式进行改变时,也往往会影响调度操作的顺利进行 , 进而延误处理进程 。4 解决措施由以上分析可知, 外高桥三厂若干系统方式下电压异常是由于断路器断口电容和 gis设备对地电容形成电容分压所致 , 若变压器接入系统 ,由于变压器对地电容较大 ,因此即使形成电容分压 , 桥引线侧的电压也很小 , 不会引起断路器合闸困难 。为了在实际运行中 , 避免由于异常电压而影响

15、设备操作的情况 ,这里提出一种改变调度操作模式的方法解决断路器操作困难问题。4. 1调度操作解决模式( 1) 变压器停役操作模式( 7 号主变为例)调度在实际操作中应先将500 kv 分段5012开关和外路线 5051 开关从运行操作到冷备用状态 。此时 , 拉开 7 号主变 50076闸刀 ( 主变退出运行 ) ,而后将外路线 5051 开关从冷备用操作到热备用 ,随即合上 50121闸刀 ,此时的感应电压应该已经控制到整定值之下了 , 再将外路线 5051开关从热备用操作到运行状态 , 对桥引线充电 ,成功后合上 50122闸刀 , 并将 500 kv 分段 5012 开关合2009, 3

16、7( 5)上 。至此完成变压器停役后恢复桥引线运行的操作 。( 2) 变压器复役操作模式( 7号主变为例)调度在实际操作中应先将500 kv 分段5012开关和外路线 5051 开关从运行操作到冷备用状态 , 此时 ,合上 7 号主变 50076 闸刀 ( 主变恢复运行 ) ,此时主变的电容效应分压较大 ,不会造成桥引起感应电压过高 ,直接恢复外路线 5051 开关和500 kv 分段 5012开关到运行状态即可 。至此完成变压器复役操作 。4 . 2其他解决措施探讨当然从 gis 设备断路器合闸困难产生的原因入手 , 还有其他一些解决措施 。( 1) 从以上 分 析中 也 可以 发 现 , 同期 装 置“检电压 ”定值整定相对过低是造成断路 器合闸困难的直接原 因 , 若通 过充电 过程 中临 时改 变“检电压 ”定值的方法也可以解决断路器合闸困难 , 但需要 通过其 他装 置预判 桥引 线的 无压 状态 ( 仅存在感应电压 ) 。这样的解决措施 需要对二次回路进行 改造 , 必 然会增 加二 次回 路的 复杂性 ,同时 还存在 定值 改变后 非同 期合 断路 器的风险 。( 2) 对 gis设备的一次设备进行改造 , 改变设备参数 ,如接入小电抗器等 , 来降低电容的分压效应 , 就可以从根