干式变压器五次谐波的产生及其对负序电压继电

张文对玉树变电站和五棵树变电站负序电压继电器频繁误动作进行了测试分析。结合干式变压器空载功率升压试验和负序电压继电器谐波干扰试验分析，得出玉树变电站和五棵树变电站负序A继电器误动作是由于运行电压高导致干式变压器铁心过饱和而产生的五次谐波所致。较后，提出了措施和建议。关键词：电力干式变压器；五次谐波；负序电压；负序电压滤波器

0简介

东北地区由于经济发展相对落后，电力负荷波动较大，尤其是清晨电力负荷急剧下降时，系统电压升高，当地电网220kV系统达到240kV甚至更高。电网中的电力干式变压器运行在高电压水平，导致干式变压器过饱和，产生大量高次谐波。传统理论认为干式变压器过饱和主要产生三次谐波。然而，随着电力干式变压器新技术、新工艺、新材料的应用和推广，电力干式变压器产生的高次谐波特性也发生了变化，五次谐波成为电力干式变压器中较丰富的谐波。由于五次谐波的特殊性，给电网中运行的继电保护装置和计量装置带来了严重的危害和影响。

1基本概述

长春供电公司所属的榆树变电站、五棵树变电站为哈大电气化铁路牵引变电站，正常运行方式为单干式变压器运行。2003年4、5月夜间22时至凌晨1时，两个变电站66kV母线负序电压滤波器偶尔动作，发出电网负序电压偏高的信号。此时系统运行正常，无任何事故。这一现象在2003年8月达到顶峰。几乎每晚负序电压继电器都会发出负序电压偏高的信号，严重影响系统的安全运行。五棵树变电站是2001年9月由老武德一级变电站改造而成的电气化铁路牵引变电站。配有两个主变压器，SFPZ4-63000和SFPZ8-63000，接线方式为Y0，d .新增4条220kV线路，分别为

玉树中五线与玉树一级变电站相连；玉树变电站为适应电气化铁路的需要进行了改造，一台SFPZ4-63000干式变压器，一台SFPZ7-120000干式变压器，接线方式为Y.d、220kV余复线与双城堡变电站相连，双城堡变电站也是电气化铁路的牵引变电所。长春供电公司系统接线图见图1。这种系统结构使得玉树变电站和五棵树变电站含有非线性电力负荷，在220千伏系统中产生谐波。为查明负序电压继电器频繁误动作的原因，2003年11月3日至5日在玉树、五棵树变电站进行了谐波测试分析(测试过程中运行的是SFPZ7-120000干式变压器)。

2谐波测试与分析

2.1测试方法

谐波测试采用8000-2电能质量测试仪，其电压取自乌什树、玉树变电站220kV、66kV母线电压互感器二次回路；电流取自乌什树和玉树变电站主变压器一、二次主电流互感器的二次侧和各线路电流互感器的二次侧。按照中华人民共和家标准《电能质量公用电网谐波》的要求进行测试：各谐波测点的谐波测试频率(数据)不得少于5次；取5次测量的算术平均值，同时记录66kV母线负序电压滤波器输出端电压的变化。 #p#分页标题#e#

2.2测试内容

2003年11月3日17时至2003年11月5日1时，正常运行方式下，220千伏母线和66千伏母线的电压和谐波电压，66千伏母线负序电压滤波器的输出电压值，220千伏侧主电流互感器的电流和谐波电流，主电流互感器

在压力调节旋塞各位置的操作条件下，测试上述参数。

2.3测试分析

为便于分析，仅列出玉树变电站谐波电压和谐波电流的测试结果，分别见表1和表2。

从表1和表2的测试数据可以看出，玉树变电站有载调压干式变压器的分接头位置在当天的‘7’。随着时间的推移，随着夜幕的降临，电力负荷逐渐降低，系统电压逐渐升高，其66kV母线负序电压滤波器的输出端电压值和五次谐波电压含量也逐渐增大。此时系统电压虽然上升，但其三相电压不平衡值基本不变。以玉树变电站为例，其220千伏和66千伏母线的五次谐波电压含量在晚上17: 30左右分别为1.4%和2.6%，在半夜23: 00时分别上升到1.8%和4.2%，超过家标准限值1.6%和2.4%。同时，66kV母线负序电压滤波器的输出电压也从2.9 V提高到4.9 V，并用频谱表示波形

据观察，负序电压滤波器输出端的电压是五倍分量，而不是基波负序电压。此时玉树变电站主变二次主TA负荷电流由260A降至120 A；五次谐波电流从9.6A上升到39A，超过10A的允许值。就玉树变电站而言，有六条66kV线路，即雨城线、雨翔线、郁秀线、渝北线、吴语线和犹达线，它们都不包含大的非线性电力负荷，它们的负荷在晚上较大，在深夜较小。比如鱼香线、吴语线、犹达线的载客量很小，深夜几乎为零。我们知道非线性负载产生的谐波与其负载密切相关，负载较大的时刻也是谐波电流较大的时刻，所以家标准规定非线性负载要测试较大负载工况。通过以上测试和分析，初步得出玉树和五棵树变电站66kV母线和220kV母线的五次谐波问题不是由66