試論電網(wǎng)諧振過電壓防治方法

1、試論電網(wǎng)諧振過電壓防治方法摘要：在電力系統(tǒng)的運行過程中，過電壓是一種很常見的現(xiàn)象，如果不能找到科學(xué)有效的防治方法，隨時都可能發(fā)生事故。誘發(fā)電網(wǎng)過電壓的原因有很多,主要的有操作過電壓，雷電過電壓，以及諧振過電壓。一旦發(fā)生了過電壓，往往造成的是電氣設(shè)備損或和大面積停電等嚴(yán)重事故。本文針對諧振過電壓的原理、產(chǎn)生原因、特點、危害性等方面做了簡單的介紹，并對如何防治諧振過電壓做了一些簡單的介紹。關(guān)鍵詞：電網(wǎng)，諧振過電壓，原因，特點，危害，防治辦法一、 諧振過電壓產(chǎn)生的原理 所謂諧振，是指振蕩系統(tǒng)中的一種周期性或準(zhǔn)周期性的運行狀態(tài)。在交流電路中通常含有電感和電容元件，并且均含有一系列自振頻率，而且電源中也

2、往往含有一系列不同的諧波，在一定條件下，當(dāng)電路中呈現(xiàn)電壓和電流同相時，電路為電阻性，這就是諧振。而當(dāng)電路自振頻率與諧波道德頻率接近時，這部分電路就會出現(xiàn)諧振現(xiàn)象。二、 電網(wǎng)諧振過電壓產(chǎn)生的原因目前，我國大部分的中壓配電網(wǎng)仍然采用中性點不接地的運行方式，其余則大多利用老式消弧線圈進行接地。在中性點不接地系統(tǒng)中，一方面，電壓互感器的鐵芯飽和能夠引發(fā)鐵磁諧振過電壓，雖然采取了一些措施，卻無法從根本上解決問題；另一方面，對于中性點不接地的運行方式，其主要特點是在發(fā)生單相接地故障之后，系統(tǒng)仍然能夠維持運行兩個小時左右，而不是立即切斷電源。隨著中低壓電網(wǎng)的不斷擴大，電網(wǎng)對地電容電流將隨之大幅增加，單相接地

3、時接地電弧不能自動熄滅而產(chǎn)生電弧過電壓，一般會達(dá)到相電壓的三至五倍，甚至更高，這將直接導(dǎo)致某些絕緣相對薄弱的點被擊穿，極易發(fā)展成相間短路，進而造成設(shè)備損壞和停電事故。而采用老式消弧線圈接地的電力系統(tǒng)則由于其自身結(jié)構(gòu)限制，不允許在欠補償或全補償?shù)臓顟B(tài)下運行，所以，脫諧度通常整定的比較大，大約在百分之二十至三十之間，而對弧光過電壓沒有任何限制的效果。由于需要手動對分接頭進行調(diào)節(jié)，因而無法隨著電網(wǎng)對地電容電流的變化，而及時、準(zhǔn)確地找到最佳的工作位置。這樣既影響系統(tǒng)功能發(fā)揮，也不適應(yīng)電網(wǎng)無人值班變電所的需要。三、 電力系統(tǒng)中諧振過電壓的分類諧振過電壓根據(jù)其性質(zhì)不同，通常被劃分為三個大類，即：鐵磁諧振過

4、電壓、線性諧振過電壓和參數(shù)諧振過電壓1、 鐵磁諧振過電壓諧振回路由帶鐵芯的感性元件（如最常見的空載變壓器、各種線圈、互感器等）與系統(tǒng)中的容性元件組成,由于在系統(tǒng)運行過程中，鐵芯中的感性元件會出現(xiàn)飽和現(xiàn)象,使回路中的電感參數(shù)隨電流和磁通的變化而變化，且會呈現(xiàn)出的非線性特征。一旦滿足了特定的條件，即可產(chǎn)生鐵磁諧振。鐵磁諧振又可分為電壓諧振（即串聯(lián)諧振）和電流諧振（并聯(lián)諧振），其中以電壓諧振更為常見。作為諧振過電壓最常出現(xiàn)的一種形式，鐵磁諧振過電壓屬于非線性諧振，當(dāng)其發(fā)生時，相電壓的波形畸變可能會非常嚴(yán)重。2、 線性諧振過電壓由不帶鐵芯的感性元件（線路電感等），或勵磁特性接近于線性的帶鐵芯感性元件（

5、消弧線圈等）與系統(tǒng)中的容性元件組成的諧振回路，其電感值不會隨著元件的電壓或電流的變化而發(fā)生變化。3、參數(shù)諧振過電壓此類感性元件的電感參數(shù)會受到外界能源的影響而產(chǎn)生周期性的變化，由它和系統(tǒng)中的容性元件組成的諧振回路中,通過元件中電感參數(shù)的周期性變化,源源不斷地將能量送至諧振系統(tǒng),造成諧振過電壓。四、電網(wǎng)諧振過電壓的主要特點1、在電網(wǎng)正常運行狀態(tài)下所產(chǎn)生的諧振，僅表現(xiàn)為系統(tǒng)中性點發(fā)生位移，而線電壓并不會隨之改變。2、不管網(wǎng)絡(luò)參數(shù)條件是否一致，不同的激發(fā)條件都可能會生成不同頻率的諧振波。3、基頻下發(fā)生諧振時，系統(tǒng)的中性點可移動至電壓三角形以外，這就造成了三相電壓的穩(wěn)態(tài)值隨之發(fā)生明顯的非對稱性變化，其

6、對地電壓將明顯升高，最高可達(dá)到相電壓的3.5倍。4、分頻諧振時，各相對地電壓同時升高，但會保持不高于系統(tǒng)的線電壓。開口三角電壓值也可能達(dá)到100V，出現(xiàn)假接地的現(xiàn)象。5、諧振過電壓并不會影響到其所在位置的上級或下級電網(wǎng)，即不會通過變壓器將影響面放大開來。五、電網(wǎng)諧振過電壓的防治辦法1、在消弧線圈回路中串入電阻在消弧線圈所在的回路串聯(lián)一個電阻，可以保證該條回路的阻尼率和降低振蕩電壓的幅值，進而起到對中性點電壓偏移量的控制作用。由于低壓電網(wǎng)中的中性點偏移會導(dǎo)致電壓下降明顯，因而為了提高測量精度，最好采用中性點串電阻的互感器。非線性電阻的串入對于欠補償狀態(tài)下的諧振過電壓的抑制作用尤其明顯。2、消弧線

7、圈引入中性點接地消諧器的使用并不能完全限制諧振過電壓的發(fā)生，這是因為消弧線圈能夠引起鐵磁諧振過電壓的非線性分量。但作為能夠有效控制間歇性電弧的消弧線圈，一旦被取替將可能造成很嚴(yán)重的后果。如果消弧線圈被引入中性點，上述問題將被很好地解決。而事實上，消弧線圈經(jīng)由互感器的中性點接地在中低壓配電網(wǎng)中早已被非常廣泛地應(yīng)用了。3、減少同一電網(wǎng)內(nèi)部并聯(lián)的電壓互感器的數(shù)量如果在電網(wǎng)內(nèi)部并聯(lián)有過多的電壓互感器，則必定會使系統(tǒng)的感抗值大幅度降低，進而導(dǎo)致總的勵磁伏安特性變差。而此時一旦電容電流增大則很容易產(chǎn)生過電壓。因而，需盡量減少同一電網(wǎng)并聯(lián)電壓互感器的數(shù)量。另外，在電網(wǎng)中，還可以采用如下措施來限制諧振過電壓：

8、a.提高斷路器的動作同期性，對防止非全相運行狀態(tài)下產(chǎn)生諧振過電壓有明顯的作用。b.盡量選擇伏安特性好的電壓互感器，以改變互感器回路的勵磁特性。解決諧振問題最根本的方法，就是選擇伏安特性盡量好的電壓互感器。這樣一來，至少可以保證在發(fā)生通常水平的過電壓時，不至于很快進入鐵芯的深度飽和區(qū)。c.對三相分別加裝對地電容。 當(dāng)系統(tǒng)中的感抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于容抗的時候，就沒那么容易發(fā)生鐵磁諧振，因而在中低壓配電所中，我們可以通過將電容器加裝到中性點接地回路中來實現(xiàn)，也可以利用普通電力電纜代替普通架空線路的辦法使感抗遠(yuǎn)超出容抗。d.在電壓互感器的開口三角繞組加裝阻尼電阻。將阻尼電阻加裝到電壓互感器的開口三角后，在系統(tǒng)中發(fā)生鐵磁諧振后，電阻會實現(xiàn)增強阻尼、限制諧振電壓的幅值以及消耗其傳遞的能量等作用，甚至可以起到破壞鐵磁諧振所需條件的作用，以抑制鐵磁諧振過電壓。六、結(jié)語作為電網(wǎng)運行中十分常見的情況，如果沒有可靠的防范措施防范諧振過電壓，將隨時有可能誘發(fā)事故。引發(fā)電網(wǎng)過電壓的原因有很多種，諧振過電壓是這諸多原因之中出現(xiàn)最頻繁的，也是會帶來最大危害的一種。因此，我們務(wù)必要采取科學(xué)、積極、有效的防