電力系統(tǒng)諧振

1、電力系統(tǒng)諧振消除方法詳解電力系統(tǒng)鐵磁諧振一直影響著電氣設(shè)備和電網(wǎng)的安全運(yùn)行，特別是對(duì)中性點(diǎn)不 直接接地系統(tǒng)，鐵磁諧振所占的比例較大，因此對(duì)此類鐵磁諧振問(wèn)題研究得較多。本文針對(duì)電力系統(tǒng)諧振消除方法進(jìn)行探討和分析，并提出一些意見，為相關(guān)工 作者提供參考。引言電力系統(tǒng)中過(guò)電壓現(xiàn)象較為普遍。引起電網(wǎng)過(guò)電壓的原因主要有諧振過(guò)電 壓、操作過(guò)電壓、雷電過(guò)電圧以及系統(tǒng)運(yùn)行方式突變，負(fù)荷劇烈波動(dòng)引起系統(tǒng)過(guò)電 壓等。其中，諧振過(guò)電壓出現(xiàn)頻繁,其危害很大。過(guò)電壓一旦發(fā)生,往往造成系統(tǒng)電氣設(shè)備的損壞和大面積停電事故發(fā)生。據(jù)多 年來(lái)電力生產(chǎn)運(yùn)行的記載和事故分析表明，中低壓電網(wǎng)中過(guò)電壓事故大多數(shù)是III于 諧振現(xiàn)象引起的

2、。日常工作中發(fā)現(xiàn)，在刮風(fēng)、陰雨等特殊天氣時(shí),變電站35kV及以 下系統(tǒng)發(fā)生間歇性接地的頻率較高，當(dāng)接地使得系統(tǒng)參數(shù)滿足諧振條件時(shí)便會(huì)發(fā)生 諧振。同時(shí)產(chǎn)生諧振過(guò)電壓。諧振會(huì)給電力系統(tǒng)造成破壞性的后果:諧振使電網(wǎng)中的 元件產(chǎn)生大量附加的諧波損耗，降低發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率，影響各種電氣設(shè) 備的正常工作；導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)作，并會(huì)使電氣測(cè)量?jī)x表計(jì)量不準(zhǔn)確； 會(huì)對(duì)鄰近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，產(chǎn)生噪聲，降低通信質(zhì)量，其至使通信系統(tǒng)無(wú)法正常 工作。諧振及鐵磁諧振諧振是一種穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象，因此，電力系統(tǒng)中的諧振過(guò)電壓不僅會(huì)在操作或事故時(shí) 的過(guò)渡過(guò)程中產(chǎn)生，而且還可能在過(guò)渡過(guò)程結(jié)束后較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定存在，直到

3、發(fā)生新 的操作諧振條件受到破壞為止。所以諧振過(guò)電壓的持續(xù)時(shí)間要比操作過(guò)電圧長(zhǎng)得多, 這種過(guò)電壓一旦發(fā)生，往往會(huì)造成嚴(yán)重后果。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，諧振過(guò)電壓可在各種電 壓等級(jí)的網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生，尤其在35kV及以下的電網(wǎng)中，由諧振造成的事故較多，已成為 系統(tǒng)內(nèi)普遍關(guān)注的問(wèn)題。因此,必須在設(shè)計(jì)時(shí)事先進(jìn)行必要的訃算和安排，或者采取一定附加措施（如裝 設(shè)阻尼電阻等），避免形成不利的諧振回路，在日常工作中合理操作防止諧振的產(chǎn)生，降低諧振過(guò)電壓幅值和及時(shí)消除諧振。在6"35kV系統(tǒng)操作或故障悄 況下，系統(tǒng)振蕩回路中往往111于變壓器、電壓互感器、消弧線圈等鐵芯電感的磁路 飽和作用而激發(fā)起持續(xù)性的較高幅值的鐵

4、磁諧振過(guò)電壓。鐵磁諧振可以是基波諧振、高次諧波諧振、分次諧波諧振，其共同特征是系統(tǒng) 電壓升高，引起絕緣閃絡(luò)或避雷器爆炸;或產(chǎn)生高值零序電壓分量，出現(xiàn)虛幻接地現(xiàn) 象和不正確的接地指示;或者在PT中岀現(xiàn)過(guò)電流，引起熔斷器熔斷或互感器燒壞；母 線PT的開口三角繞組出現(xiàn)較高電壓，使母線絕緣監(jiān)視信號(hào)動(dòng)作。各次諧波諧振不同 特點(diǎn)主要在于:分次諧波諧振三相電壓依次輪流升高，超過(guò)線電壓，一般不超過(guò)2倍 相電壓，三相電壓表指針在相同范圍出現(xiàn)低頻擺動(dòng)?；ㄖC振時(shí)，兩相電壓升高，超過(guò)線電壓，但一般不超過(guò)3倍相電壓，一相電壓 降低但不等于零。高次諧波諧振時(shí)，三相電壓同時(shí)升高或其中一相明顯升高，超過(guò)線電壓，但不超 過(guò)3

5、3.5倍相電壓。諧振事故解決方法PT在正常工作時(shí)，鐵芯磁通密度不高，不飽和;但如果在電壓過(guò)零時(shí)突然合 閘、分閘或單相接地消失，這時(shí)鐵芯磁通就會(huì)達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)的數(shù)倍,處于飽和狀態(tài)，這 時(shí)，某一相或兩相的激磁電流大幅度增加，當(dāng)感抗與容抗參數(shù)匹配恰當(dāng)（滿足諧振條 件）時(shí)，即會(huì)發(fā)生諧振，即鐵磁諧振。發(fā)生諧振時(shí)，會(huì)在電感和電容兩端產(chǎn)生23. 5倍 額定電壓的過(guò)電壓和兒十倍額定電流的過(guò)電流，通過(guò)PT的電流遠(yuǎn)大于激磁電流，嚴(yán) 重時(shí)會(huì)燒壞PT及其它設(shè)備。防止諧振過(guò)電壓的一般措施提高斷路器動(dòng)作的同期性。由于許多諧振過(guò)電壓是在非全相運(yùn)行條件下引起 的，因此提高斷路器動(dòng)作的同期性，防止非全相運(yùn)行，可以有效防止諧振過(guò)電壓

6、的發(fā) 生。在并聯(lián)高壓電抗器中性點(diǎn)加裝小電抗。用這個(gè)措施可以阻斷非全相運(yùn)行時(shí)丄 頻電壓傳遞及串聯(lián)諧振。破壞發(fā)電機(jī)產(chǎn)生自勵(lì)磁的條件，防止參數(shù)諧振過(guò)電壓。防止諧振過(guò)電壓的具體措施35kV系統(tǒng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈（加裝消諧電阻）接地，并在過(guò)補(bǔ)償方式下運(yùn)行，它 的電壓作用在零序回路中。盡量減少6"35kV系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行的PT臺(tái)數(shù)。凡是6"3okV母線分段的變電所，若母線經(jīng)常不分段運(yùn)行，應(yīng)將一組PT退出作 為備用；電力客戶的6"10kVPT 一次側(cè)中性點(diǎn)一律為不接地運(yùn)行更換伏安特性不良 的 6"35kVPTo6"35kV -次側(cè)中性點(diǎn)串聯(lián)阻尼電阻或二次側(cè)開口三角

7、形繞組并聯(lián)阻尼電阻或 消振器。60kV母線裝設(shè)一組Y形接線中性點(diǎn)接地的電容器組。在lOkVTT高壓側(cè)中性點(diǎn)串聯(lián)單相PT。在實(shí)際工作中諧振的發(fā)生往往伴隨著 接地故障，很多時(shí)候其至就是山接地引起的，消除諧振常常采取的有效方法是改變系統(tǒng)運(yùn)行方式以改變系統(tǒng)參數(shù)，破壞諧振條件。改變系統(tǒng)運(yùn)行方式經(jīng)常通過(guò)以下途徑 實(shí)現(xiàn)：投退電容器。增投線路。若變電站有一臺(tái)以上數(shù)目的主變，可視具體運(yùn)行悄況將原本并列（分列）運(yùn)行的 變壓器分列（并列）。母線并解列。若上述方法不能消振，應(yīng)采用尋找線路單相接地故障的方法進(jìn)行選線，選出故 障線路后，立即將其切除。選線原則參照系統(tǒng)單相接地故障處理方法。此方法是最 有效最能解決問(wèn)題的，但往往不一定能準(zhǔn)確及時(shí)判斷出接地線路，以致延誤消振時(shí)間, 所以,工作中為及時(shí)消除諧振一般先考慮選擇上述