1 铁磁谐振产生原因
中性点不接地系统中, 正常运行时, 三相基本平衡, 中性点的位移电压很小。但在某些切换操作如断路器合闸或接地故障消失后, 由于三相互感器在扰动后电感饱和程度不一样而形成对地电阻不平衡, 它与线路对地电容形成谐振回路, 可能激发起铁磁谐振过电压。
2 铁磁谐振的现象
铁磁谐振分基波谐振、分次谐振、高次谐振。基波谐振是一相对地电压降低, 另两相对地电压升高超过线电压, 或两相电压降低、一相电压升高超过线电压、有接地信号发出;分次谐波是三相对地电压同时升高、低频变动;高次谐振是三相对地电压同时升高超过线电压。其现象为线电压升高、表计摆动, 电压互感器开口三角形电压超过100V。
3 铁磁谐振对电力系统安全运行的影响
(1) 中性点不接地系统中, 随着中低压电网的扩大, 出线回路数增多、线路增长电缆线路的逐渐增多, 中低压电网对地电容电流亦大幅度增加, 单相接地时接地电弧不能自动熄灭必然产生电弧过电压, 一般为3~5倍相电压甚至更高, 致使电网中绝缘薄弱的地方放电击穿。
(2) 在发生谐振时, 电压互感器一次励磁电流急剧增大, 使高压熔丝熔断。如果电流尚未达到熔丝的熔断值, 但超过了电压互感器额定电流, 长时间处于过电流状况下运行, 必然造成电压互感器烧损。
(3) 谐振发生后电路由原来的感性状态转变为容性状态, 电流基波相位发生180°反转, 发生相位反倾现象, 从而使小容量的异步电动机发生反转现象。
(4) 产生高零序电压分量, 出现虚幻接地和不正确的接地指示。
4 常用的消谐方法及优缺点
一般来讲, 消谐应从两方面着手, 即改变电感电容参数以破坏谐振条件和吸收与消耗谐振能量以抑制谐振的产生, 或使其受阻尼而消失。
(1) 采用励磁特性较好的电压互感器。
新建或改造变电站电压互感器时尽量采用励磁特性较好的电压互感器。在一般的过电压下不会进入饱和区, 从而不易构成参数匹配而出现谐振。但电压互感器的励磁特性越好, 产生电压互感器谐振的电容参数范围就越小。虽可降低谐振发生的概率, 但一旦发生, 过电压、过电流更大。
(2) 在母线上装设中性点接地的三相星形电容器组, 增加对地电容这种方法, 当增大各相对地电容Co, 使XCo/XL<0.01时 (谐振区为小于0.01或大于3) 回路参数超出谐振的范围, 可防止谐振。如果零序电容过大或过小, 就可以脱离谐振区域, 谐振就不会发生。
(3) 电压互感器高压侧中性点经电阻接地, 由于系统中性点不接地, Yo接线的电磁式电压互感器的高压绕组, 就成为系统三相对地的唯一金属通道。系统单相接地有两个过渡过程:一是接地时;二是接地消失时。
(4) 电压互感器一次侧中性点经零序电压互感器接地, 此类型接线方式的的电压互感器称为抗谐振电压互感器。但是应注意到, 电压互感器中性点仍承受较高电压, 且电压互感器在谐振时虽可能不损坏, 但谐振依然存在。
(5) 电压互感器二次侧开口三角绕组接阻尼电阻, 用于消耗电源供给谐振的能量, 能够抑制铁磁谐振过电压, 其电阻值越小, 越能抑制谐振的发生。但在实际应用中, 由于原理及装置的可靠性欠佳, 这些装置的运行情况并不理想。二次侧电子消谐装置仍有待从理论、制造上加以完善。这类消谐措施对非谐振区域内流过电压互感器的大电流不起限制作用。
(6) 中性点经消弧线圈接地。经消弧线圈接地有以下优点:瞬间单相接地故障可经消弧线圈动作消除, 保证系统不断电;永久单相接地故障时消弧线圈动作可维持系统运行一定时间, 可以使运行部门有足够的时间启动备用电源或转移负荷;系统中性点经消弧线圈接地可有效抑制单相接地电流, 但是由于不适当操作或某些倒闸过程会导致局部电网在中性点不接地方式下临时运行, 此外, 消弧线圈自身的维护和整定还需要不断的完善。
5 从运行操作方面去防止谐振的发生
以上是从设备、技术方面考虑, 我们还要从运行操作方面去防止谐振的发生。
5.1 控制X c E/X L的比值, 尽量躲开谐振区
(1) 当XCo/XL≤0.01或XCo/XL≥3时不产生铁磁谐振。
(2) 当运行相电压Up除以额定电压Un等于0.58时极易发生分频或基波铁磁谐振。
(3) 改变运行方式, 以改变网络参数, 消除谐振
(4) 当电压互感器的XL一定时, 增加对地电容Co, XCo将减小, XCo/XL的比值也随之减小, 是防止铁磁谐振发生的有效方法。
5.2 控制电源电压、降低铁磁谐振的工作点, 使Up/Ue≠0.58
5.3 注意倒闸操作中的操作步骤
(1) 当参数处在串联谐振范围时, 母线停电的操作顺序:先拉母线电压感器, 以切断L, 再拉母联断路器, 送电时顺序相反。
(2) 运行中注意监视备用母线的情况, 发现异常, 及时进行处理。热备用母线, 如发现母线电压有指示时, 应首先考虑是否发生了串联铁磁谐振, 此时应尽快合上母联断路器将C短接或拉开TV隔离开关。
(3) 当变压器向接有TV的空载母线合闸充电时, 应将变压器中性点接地或经消弧线圈接地。
(4) 系统发生并联谐振时, 应瞬间短接T V开口三角形绕组, 有时也可以消除谐振, 尤其是分频谐振特别有效。
摘要：由于近些年国家对电网资金的投入, 再加上临颍局近些年的技改资金的投入, 临颍电网结构有了很大的变化, 使得整个网络变得更加复杂、灵活、坚强。以前电网中少有发生的铁磁谐振现象, 现在却时有发生, 由于谐振时会产生过电压, 给电网安全造成了极大的威胁, 如不采取有效的消除措施, 可能会造成设备损坏, 尤其是电压互感器, 甚至还会诱发产生更为严重的电力系统事故, 我局近段发生的几次PT烧毁现象就与铁磁谐振密切相关。
关键词：铁磁谐振,消谐方法