電力干式變壓器是鐵芯設(shè)備。由于鐵芯磁路飽和，系統(tǒng)側(cè)提供的勵(lì)磁電流畸變，其產(chǎn)生的諧波電流包含在勵(lì)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(shè)計(jì)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(jié)省鐵芯材料，但會(huì)增加諧波。同時(shí)，干式變壓器運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的諧波與系統(tǒng)電壓有關(guān)。系統(tǒng)工作電壓越高，工作點(diǎn)在飽和區(qū)越深，空載電流波形畸變?cè)酱螅C波含量急劇上升。玉樹和五棵樹變電站220kV和66kV5的五次諧波含量隨著系統(tǒng)電壓的增加而增加，這是由于系統(tǒng)電壓的增加導(dǎo)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(diào)壓分接頭的諧波試驗(yàn)，此時(shí)負(fù)荷基本不變。以玉樹變電站為例，干式變壓器分接頭由' 7 '調(diào)整為' 12 '，66kV側(cè)母線相電壓由36kV上升至41.2kV，隨著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母線負(fù)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(fù)載對(duì)五次諧波沒有影響。繼續(xù)將干式變壓器分接頭位置從‘12’調(diào)整到‘3’，66kV側(cè)母線相電壓從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(dá)59%。66kV母線負(fù)序電壓濾波器輸出端電壓由6.6V降至3.2V，此時(shí)系統(tǒng)高低壓側(cè)三相電壓的不平衡度沒有變化。可以看出，隨著系統(tǒng)運(yùn)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(yuǎn)大于電壓的增加幅度。為了進(jìn)一步驗(yàn)證系統(tǒng)運(yùn)行電壓升高對(duì)電力干式變壓器五次諧波產(chǎn)生的影響，我們對(duì)長春干式變壓器廠生產(chǎn)的SZ9-31500/66干式變壓器進(jìn)行了空載試驗(yàn)。試驗(yàn)電源從主變壓器低壓側(cè)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(jié)果如表3所示。

從表3的測試數(shù)據(jù)中不難看出，工作電壓的增加對(duì)干式變壓器產(chǎn)生的諧波有顯著影響，尤其是5次諧波。當(dāng)電壓升至額定電壓的110%時(shí)，根據(jù)伏安特性曲線，拐點(diǎn)尚未達(dá)到，干式變壓器尚未達(dá)到飽和區(qū)，但干式變壓器已產(chǎn)生高達(dá)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(yàn)來看，無法全面考察干式變壓器運(yùn)行特性中的諧波問題，主要原因是干式變壓器生產(chǎn)廠家采用新材料提高磁通密度。

通過以上測試分析，可以認(rèn)為玉樹和五棵樹變電站由于夜間系統(tǒng)負(fù)荷低、系統(tǒng)運(yùn)行電壓高、干式變壓器電流嚴(yán)重畸變，導(dǎo)致干式變壓器諧波含量急劇上升，五次諧波電壓嚴(yán)重超標(biāo)。此時(shí)，干式變壓器相當(dāng)于諧波電壓源。

2.4諧波對(duì)負(fù)序電壓濾波器的影響分析

從以往的測試數(shù)據(jù)和分析可以看出，玉樹和五棵樹變電站負(fù)序電壓濾波器輸出端的電壓為5次諧波電壓，并隨著66kV母線5次諧波電壓的增大而增大。正常情況下，負(fù)序電壓濾波器refl的輸出電壓 #p#分頁標(biāo)題#e#

根據(jù)表4的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，五次諧波電壓對(duì)負(fù)序電壓濾波器的影響較大，五次諧波電壓含量對(duì)負(fù)序電壓濾波器的滲透系數(shù)為80%-89%。玉樹變電站66kV母線負(fù)序電壓繼電器動(dòng)作值設(shè)定為9V。根據(jù)表4的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，玉樹變電站66kV母線五次諧波電壓含量達(dá)到12%左右時(shí)，負(fù)序電壓繼電器電壓濾波器輸出端電壓為9.33伏，超過9V的整定值，造成誤操作。

2.5測試結(jié)論

(1)1)66kV母線負(fù)序電壓濾波器輸出端電壓隨著系統(tǒng)電壓的增加而增加。

(2)系統(tǒng)5次諧波增加導(dǎo)致66kV母線負(fù)序電壓濾波器輸出端電壓升高。

(3)由于農(nóng)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?cè)谳p載高電壓下運(yùn)行是產(chǎn)生五次諧波電壓的另一個(gè)原因。

(4)仿真試驗(yàn)證明，額定電壓為66kV的主變壓器在110%額定電壓下空載運(yùn)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(duì)BFY-12A負(fù)序電壓繼電器的滲透率高達(dá)80%-89%。對(duì)于設(shè)定動(dòng)作值為9V的BFY-12A負(fù)序電壓繼電器，當(dāng)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)量在線檢測裝置，設(shè)置5次諧波電壓預(yù)警信號(hào)。當(dāng)系統(tǒng)五次諧波電壓偏高時(shí)，發(fā)出預(yù)警信號(hào)，提示運(yùn)行人員注意，同時(shí)采取技術(shù)措施。

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

(3)在特定時(shí)間段內(nèi)，結(jié)合在線電能質(zhì)量監(jiān)測和系統(tǒng)運(yùn)行電壓水平，調(diào)整有載干式變壓器的抽頭，人為降低66kV系統(tǒng)運(yùn)行電壓高的問題。

(4)如有必要，在66kV系統(tǒng)中應(yīng)安裝并聯(lián)電抗器，以減少特定時(shí)間段內(nèi)系統(tǒng)運(yùn)行電壓偏高的問題。這項(xiàng)措施需要進(jìn)一步的可行性研究。

(5)在門檻允許的情況下，在一些額定電壓的農(nóng)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)部門今后對(duì)接人公用電網(wǎng)的電力干式變壓器增加飽和倍數(shù)的諧波測試項(xiàng)目，對(duì)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次諧波問題。同時(shí)也希望家有關(guān)部門對(duì)電力干式變壓器產(chǎn)生諧波特別是5次諧波的問題引起重視，盡快制定出相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。