浅谈电压抽取装置在实际工程中的应用|线路电压抽取装置

来源:文库题库 发布时间:2019-04-06 06:22:14 点击:

  1、前言   目前,在电力工程建设中,大力推广“两型三新”、“两型一化”活动,新装置、新设备的广泛采用,提高了电力工程建设科技水平,由电压抽取装置取代线路电压互感来满足系统要求就能说明问题。本文就电压抽取装置的原理及应用的若干问题介绍如下。
  2、作用
  在高压线路的正常合闸操作或事故跳闸后的重合闸时,一般都要先检查线路有、无电压及线路电压和母线电压是否同期后,才能进行合闸操作。为满足上述功能,一般都在线路侧装设单相电压互感器。
  因目前线路保护及同期装置采用微机保护,所需的功率消耗较小,一般不超过1VA。而不论电磁型还是电容型单相电压互感器的输出容量为100-200VA。因此,装设线路电压互感器作为检查线路电压或同期,主要缺点是,会造成电压互感器容量上的浪费,增加变电站的占地面积,也相应增加了工程建设投资规模。
  电压抽取装置,是利用高压线路上已有的电流互感器绝缘套管的电容或结合电容器抽取电压,供检查线路电压或同期之用。节省了价格昂贵高压设备,减少了占地面积,节省了工程建设资金。
  目前我们在工程建设中,广范采用鞍山华瑞继保电气有限公司生产的ZY-4B型、TYC型电压抽取装置,与220kV、110kV油浸式电流互感器、倒立式及干式等新型的电流互感器配套使用,抽取电压,代替220kV、110kV线路单相电压互感器。该装置优点是:价格低、安装调试简单、运行稳定,维护方便(取消每年春检预试工作),为电力建设节省了大量资金。
  3、 原理
  目前在电力系统中与电流互感器配套使用的电压抽取装置有ZY型、TYC型。他们共同的特点都是利用电流互感器高压套管的电容抽取电压,抽取装置的一次绕组串接在电流互感器的末屏和地之间。经抽取装置转换成与电流互感器相-地间电压成比例的二次交流电压,供线路检测有、无电压,同期检查,操作闭锁等用。
  电压抽取装置主要由隔离变压器T,过电压保护器,相位调节回路,旁路刀闸等部分组成。隔离变压器T的一次绕组串接在电流互感器的末屏和地之间;二次输出微机保护和同期装置。
  那么流经电压抽取装置一次侧电流为: I1=Uφ/Xc-XL,其中Uφ为电流互感器一次端子对地电压(线路的相电压),XC为电流互感器对地容抗,XL为抽取装置及负载的等效阻抗,因为XC>>XL,所以末屏电流主要是由XC确定的,且可看作为恒流源。I1≈Uφ/XC= Uφ×ωC= Uφ×2πfC。对于220kV系统油浸式电流互感器高压套管电容量为850~900PF,故I1计算如下:
  I1=220/1000×2×3.14×50×850×10-12=33.9mA,
  对于110kV系统油浸式电流互感器高压套管电容量为650~700PF 计算末屏电流为12 mA;
  对于220kV系统干式电流互感高压套管电容量为350PF左右 计算末屏电流为
  220/ ×1000×2×3.14×50×350×10-12=13.96 mA;因此对于220kV系统的干式电流互感器电压抽取装置同样适用。
  对于一台确定的电流互感器XC是不变的,I1大小与Uφ成正比。适当选择隔离变压器的变比,可以作到其二次输出电压U2与Uφ成正比,即U2可以间接的反应Uφ的大小。
  I1的相位主要由 XC决定,I1为容性电流,超前Uφ接近900。若略去抽取装置隔离变压器的励磁电流和二次负载的阻抗角,可认为抽取装置的等效阻抗为纯电阻。隔离变压器的一次电压U1与I1接近同相,适当选择隔离变压器二次输出电压U2的极性,可以作到U2与I1同相,U2超前Uφ接近900。
  
  
  
  
  
  
  
  图1 比较线电压的同期向量图
  例如抽取装置接在线路A相电流互感器的末屏上如图1,抽取出的电压U2相位上都超前A相电压UA900°,基本上与母线PT的二次线电压UCB同相。但由于抽取装置的二次负载的电抗不能忽略,为了保证输出电压的相位,调节装置上的电容补偿器可以调节输出电压相位,使其满足精度要求。当用作同期检查回路时,同期继电器的一端接入从A相电流互感器抽取出的电压,另一端要接入母线PT二次线电压即UCB ;同理B相抽出的要与UAC比较;C相抽出的要与UBA进行比较。当前同期装置多为微机型数字式,在数字式装置内实现这样的相位比较是非常容易的。
  当变电站要求用比较相电压进行同期时,即要求接入同期装置的两个电压都是相电压,如图2所示。
  
  
  
  
  
  
  
  
  图2 比较相电压同期的向量图
  例如抽取装置接在线路C相电流互感器的末屏上,那么抽出的电压U2要于I1同相超前C相90°,超前-A相30°那么就是线路C相抽出的电压与母线PT的二次-A相电压进行比较。同理A相抽出的电压要与-B相进行比较,B相抽出的电压要与-C相进行比较。以上的比较同期的方式需要抽取出的电压需调节30度角才能与母线相应的相电压同相。同时相位调节回路要消耗一定的功率。
  目前电力系统工程建设中,大部分的线路电流互感器几乎全换成倒立式的型号为IOSK245此种电流互感器的电容量只有200PF左右,因此末屏电流只有12mA左右,或者是干式TA末屏电流也只有13mA左右。
  针对此种情况,应采用TYC型电压抽取装置,在末屏电流只有12mA 的条件下,输出容量为5~10VA,并有范围较大的调节功能,因此完全能满足要求。可以适用于220kV、110kV系统的各种电压检查、同期检测和操作闭锁。
  TYC与ZY型电压抽取装置的区别在于TYC型最好应用于微机综合保护测控系统中,它的调节方式是在二次进行电压的调节和在一次通过分流电阻进行电压调节的,二次侧通过阻-容调节回路进行相位调节。由于大容量及调节的灵活多样性,所以对于倒立式电流互感器或干式电流互感器一样可以精确的满足现场的需要。
  4.安装调试
  电压抽取装置应看作是高压设备,在安装调试时要特别注意安全。现场安装时可以直接安装在线路电流互感器水泥柱的下方,高度要满足高压设备安全距离要求,现场接线及调试时应该在附近挂有警示牌。同时为了维修及调试的方便应该按图3进行安装接线并检查过电压保护完好性。
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  图3 电压抽取装置安装示意图
  装置在不用时应将旁路接地刀闸合上,使电流互感器末屏可靠接地。在调试和运行时接地刀应该拉开,操作时用绝缘拉杆并有人监护。安装时要保证接地点的可靠接触,如果末屏断线,末屏线上将会有高压产生对人有危险。调试接线如图4所示。
   V-V为钳型相位电压表
  图4调试接线图
  接好线后先将接地刀拉开(最好先不带负载)此时抽取装置接入末屏。对于220kV系统此时抽取装置一次将会有300~400V的电压,对于110kV系统会有200~300V的电压,所以调试时不要接触接地刀的上部和抽取装置绝缘套管的裸露部位及过电压保护器的带电部位。先不带负载粗调把电压调到与系统的PT二次电压相接近,然后合上刀闸将负载接入再拉开接地刀进行细调将电压幅值及相位与系统的相一致即可。
  5、结论
  TYC系列电压抽取装置通过了北京电力科学研究院的各项型试试验,获得国家权威部门的质量认定。此系列装置已经黑龙江省基本建设领域(220千伏前锋变、花马变、建三江变等)获得广泛应用,并取得了良好的经济技术效益。电压抽取装置能为保护和测控装置提供2组100V及58V的标准电压,精度满足运行要求 。电压抽取装置以它的经济、可靠、方便的特点将会越来越广泛的被电力系统所应用。
  

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