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发电机电源质量对高压试验的影响分析

更新时间:2009-03-28

电源质量的好坏直接影响高压试验的测试结果,尤其是对电源波形和频率要求严格的试验项目。为保证试验结果准确、可靠就必须使用合格的试验电源。然而,有时现场必须采用发电机作为试验电源,而且更多采用的是3-5kVA的小型发电机,该发电机波形畸变严重、频率波动变化较大,必然会对测试结果产生影响,使测试值与真实值相差较大,造成误判断,严重时造成事故。因此,发电机的电源质量对试验的影响必须引起高度重视,需要对发电机进行谐波试验分析,找到发电机电源质量对试验影响的原因,采用有效的解决措施,提高试验的准确性。

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1 发电机作为试验电源对试验测量的影响

由于发电机磁化曲线的非线性,加上设计时考虑经济性,其工作磁密选择在磁化曲线的近饱和段上,这就使磁化电流呈尖顶波形,含有大量奇次谐波。谐波的大小与磁路的结构形式、铁心的饱和程度有关。因此采用发电机作为试验电源,必然产生误差:

1.1 电源质量对FS型阀式避雷器的工频放电电压产生影响。采用发电机试验时避雷器的工频放电电压普遍下降。误差原因分析:主要是发电机谐波的影响,阀式避雷器工频放电电压试验时,要求测量电压应尽量准确,而做工频放电时大都使用一般的电压表,即读数为电压的有效值。当波形畸变严重时,电压最大值与有效值的比值不等于√2,因此仪表上监视的电压有效值,并不能真正反映出放电电压的峰值,这时测量到的电压就有误差。

1.2 发电机对10kV集合式电容器的电容量测量产生影响。电容量的测量采用电压、电流表法测量,由计算公式I=ωCU得,当发电机频率不稳定,测量值与真实值差异显著,已经完全失真。

2.3 对容量5000VA的日本雅马哈SH7000DX发电机进行试验,该发电机的波形较3500VA发电机明显改善,谐波总畸变率为10.62%,其中2次谐波电压含有率0.42%,3次谐波电压含有率3.25%,5次谐波电压含有率3.25%,19次谐波电压含有率0.67%,频率在49.67~50.34Hz内波动。

  

图1 绕组在导磁体上分布图

(1)系统电源质量好,波形为标准的正弦曲线,谐波分量少,频率稳定。而发电机电源质量较差,波形畸变严重,含有谐波分量大,频率波动较大。

由上述试验分析得出如下结论:

2 发电机谐波试验分析及结果

利用PCA-2002便携式电气量采集分析装置对系统电源和容量为3500VA的日本本田Robin发电机、容量5000VA的日本雅马哈SH7000DX发电机分别做了谐波分析试验,同时监测频率的变化,试验数据分析如下:

2.2 对容量3500VA的日本本田Robin发电机做谐波测试,该发电机波形较差,谐波总畸变率达24.04%,其中3次谐波电压含有率3.97%,5次谐波电压含有率17.92%,7次谐波电压含有率7.25%,9次谐波电压含有率10.25%,频率变化范围较大。

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2.1 对高压室的系统电源做谐波测试,电源质量好,谐波总畸变率仅为0.70%,其中2次谐波电压含有率0.62%,3次谐波电压含有率0.27%,4次谐波电压含有率0.1%,频率稳定50Hz。

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1.3 发电机电源频率波动对继电保护的差动保护校验也会产生影响。以BCH-2型差动继电器为例,绕组在导磁体上分布图如图1所示。

原题:Models of the Earth's crust from controlled-source seismology—where we stand and where we go?

当差动线圈WC内通入低频率电流时,在铁心内部产生与电流同频率的磁通,此磁通在二次绕组上感应出同频率的电势,即E2=4.44FLW2φ。上式中:由于FL小于基频F,故此电势比基波产生的电势要低。而执行元件中DL-21CE型电流继电器线圈匝数很少,其电抗值受频率影响极小,基本与基频电抗值相等。很显然,由于二次绕组电压低,故而流过执行元件线圈的电流要较正常基频时的电流低,因此要想达到动作值只能加大电流,即增大E2=4.44FLW2φ中的磁通量,使执行元件两端的电压达到动作值。因此,在使用单相汽油发电机作为试验电源时,由于波形不是标准正弦波,发电机频率偏低,在这种情况下校验差动继电器时,其定值一般都较实际动作值为高。此外,若采用谐波制动的继电器(如BCH-1),发电机中的高次谐波的含量若达到基波分量一定的百分值,此时将会产生制动作用,使继电器的动作值较正常时偏高。

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(2)当发电机容量不同时,其谐波畸变率和频率变化亦不同,随着发电机容量增大,谐波畸变率和频率变化明显减小,波形大为改善。

3 试验电源质量提高的措施

从上述分析可知,发电机电源质量对试验的影响较大,为了使试验数据真实、可信,就必须保证电源质量,消除发电机谐波畸变的影响,具体可以采取下列措施:

3.1 试验现场应采用系统电源,若不具备,则尽量采用大容量的发电机。

3.2 在发电机试验时,应加装无源滤波装置,设置二次、三次、五次、七次、九次5个通道的高通滤波装置,减轻谐波对试验的影响。例如在做FS阀式避雷器工频放电电压时,通过并联接入的滤波器,改善了电源质量,使现场测试结果与高压室测试结果吻合,达到了预期目的。

3.3 对于小型发电机频率不稳定的问题,可以加装变频器,还可以采取措施加以改进:如对燃油系统进行排气,排除内部可能存在的空气或水分;更换喷嘴总成;检查燃油滤清器是否干净,必要时进行清洗或更换等。尽量减小发电机的频率变化。

4 结论

发电机电源质量较差,谐波畸变率和频率变化大,对试验的影响较大。本文对发电机使用过程中存在的问题进行了谐波试验分析,根据试验分析结果提出了采用系统电源、加装无源滤波装置和加装变频器等解决措施,消除了发电机作为试验电源对试验测量的影响,使测量误差减小,提高了试验的准确性。随着新技术和新理论不断在发电机上的应用,发电机存在的这些问题有望通过发电机本身的功能和补偿来解决。

参考文献

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侯世春,姜德胜
《科学技术创新》 2018年第16期
《科学技术创新》2018年第16期文献

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