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1、谐振过电压产生及防止措施【摘要】35kV及以下配电网采取中性点不接地和经消弧线圈接地方式; 110kV及以上配电网采取中性点直接接地方式。过电压种类多,主要有谐振、 雷电和操作过电压;其中谐振过电压较常见,作用时间长、次数频繁、危 害大,须采取措施预防。【关键词】谐振;谐振过电压一、释义谐振是一种稳态现象,因此,电力系统中的谐振过电压不仅会在操作 或事故时的过渡过程中产生,而且还可能在过渡过程结束后较长时间内稳 定存在,直到发生新的操作谐振条件受到破坏为止。所以谐振过电压的持 续时间要比操作过电压长得多,这种过电压一旦发生,往往会造成严重后 果。谐振过电压可在各种电压等级的网络中产生,尤其在3
2、5kV及以下的电 网中,由谐振造成的事故较多,已成为系统内普遍关注的问题。因此,必 须在设计时事先进行必要的计算和安排,或者采取一定附加措施(如装设 阻尼电阻等),避免形成不利的谐振回路,在日常工作中合理操作防止谐振 的产生,降低谐振过电压幅值和及时消除谐振。在 635kV 系统操作或故障 情况下,系统振荡回路中往往由于变压器、电压互感器、消弧线圈等铁芯 电感的磁路饱和作用而激发起持续性的较高幅值的铁磁谐振过电压。35kV及以下配电网采取中性点不接地和经消弧线圈接地方式;110kV 及以上配电网采取中性点直接接地方式。过电压种类多,主要有谐振、雷 电和操作过电压;其中谐振过电压较常见,作用时间
3、长、次数频繁、危害 大,须采取措施预防。谐振过电压指电力系统中一些电感、电容元件在系统进行操作或发生 故障时可形成各种振荡回路,在一定的能源作用下,会产生串联谐振现象 导致系统某些元件出现严重的过电压。二、谐振过电压产生原因电网运行中,正常时中性点不接地系统PT铁芯饱和易引起谐振过电压; 中性点不接地方式发生单相故障可引起谐振过电压。运维人员操作或事故 处理方法不当亦会产生谐振过电压。另外设备设计选型、参数不匹配也是 谐振过电压产生原因。谐振过电压对电网造成危害极大,诸如造成电压互感器熔丝熔断、电 压互感器烧毁、电网设备绝缘损毁,甚至造成相间短路、保护装置误动作 等。操作过电压和谐振过电压的区
4、别: 操作过电压和谐振过电压都属于内部过电压。 操作过电压,顾名思义,是操作高电压大电感-电容元件(比如合/分 空载长线路、变压器、并联电容器、高压感应电动机等)以及故障线路跳 闸/重合闸等产生的过度过程。防止操作过电压的措施根据操作的对象不同 而有所不同,一般采用重击穿概率低的断路器或设置金属氧化物避雷器限 制操作过电压。谐振过电压,因系统的电感、电容参数配合不当而引起的各类谐振现 象及电压升高。所以防止谐振过电压的措施即破坏谐振条件,使参数配合 避开谐振区,需要对系统有整体的参数预测,从而调整电网参数。三、分类(1)线性谐振过电压:谐振回路由不带铁芯的电感元件(如输电线路 的电感,变压器的
5、漏感)或励磁特性接近线性的带铁芯的电感元件(如消弧 线圈)和系统中的电容元件所组成。(2)铁磁谐振过电压:谐振回路由带铁芯的电感元件(如空载变压器、 电压互感器)和系统的电容元件组成。因铁芯电感元件的饱和现象,使回路 的电感参数是非线性的,这种含有非线性电感元件的回路在满足一定的谐 振条件时,会产生铁磁谐振。(3)参数谐振过电压:由电感参数作周期性变化的电感元件(如凸极发 电机的同步电抗在XdXq间周期变化)和系统电容元件(如空载线路)组 成回路,当参数配合时,通过电感的周期性变化,不断向谐振系统输送能 量,造成参数谐振过电压。(4) 中性点不接地系统的谐振分基波谐振、高频谐振和分频谐振三种,
6、 谐振一般由接地和激发产生,根据运行经验,当向仅带有电压互感器的空 母线突然充电时易产生基波谐振;当发生单相接地时易产生分频谐振,特别 是单相接地突然消失(如拉路)时易激发谐振。发生谐振时,相间电压不变, 电压互感三角会出现谐振频率电压,中央信号会报“系统单相接地”信号 若不仔细分析其电压变化,会误认为是系统单相接地故障,对于没有装设 消弧线圈的变电站,快速消除谐振更为重要,下面对三种谐振现象进行一 一分析:a、基波谐振:发生基波谐振时,相对地电压有以下两种现象:1) 一相电压下降(不为零),两相电压升高超过线电压或电压表顶表;2) 两相电压下降(不为零),一相电压升高或电压表顶表; 其相对地
7、电压的过电压小于或等于3倍相电压。b、髙频谐振:发生髙频谐振时,其相对地电压的过电压小于或等于4 倍相电压,三相对地电压一起升高,远远超过线电压或电压表顶表。c、分频谐振:发生分频谐振时,三相对地电压依相序次序轮流升髙或同时升髙,并在(1.21.4)倍相电压间做低频摆动,大约每秒一次。四、防止中性点不接地电网发生谐振过电压的措(1) 对中性点绝缘系统,当断线电源侧永久接地时,为使过电压不超 过一定值,要求线路正序电容与接于线路上变压器励磁电抗之比不小于25。(2) 对电磁式电压互感器的开口三角形接线绕组中加装电阻,使RW0.4XT,XT为互感器在线电压下单相换算至辅助绕组的励磁电抗。(3) 选择消弧线圈位置时,尽量避免电网中一部分失去消弧线圈的可 能性。(4) 采取临时倒闸措施,如投入事先规定的某些线路或设备。当用母线向空母线充电时发生谐振,应立即拉开母联断路器使母线停电,从而消除谐振。送电时,防止谐振发生的办法是:采用线路和母线一 起充电的方式或者对母线充电前退出电压互感器,充电正常后再投入电压 互感器。当变压器向接有电压互感器的空载母线合闸充电时,在可能条件 下,应将变压器中性点接地或经消弧线圈接地。其目的是防止由于电磁场 和电场参数的偶合,即避免在回路中,使感抗等于容抗,发生串联谐振, 从而使谐振过电压引起电气设备损坏。