電力系統(tǒng)電壓諧振處理措施分析

電力系統(tǒng)電壓諧振處理措施分析摘要：在電力系統(tǒng)中引起電網過電壓的原因很多，其中諧振過電壓出現(xiàn)相對頻繁，其危害性較大。過電壓發(fā)生，往往會造成電氣設備的損壞、燒毀，甚至發(fā)生停電事故。由于諧振過電壓作用時間較長，而且不能用避雷器限制，因此在選擇保護措施方面有較大的困難。為避免這一現(xiàn)象的發(fā)生，確保供電的安全、可靠，本文結合實際提出相應的解決對策。

關鍵詞：電壓諧振、措施、處理分析

引言：

電力系統(tǒng)中過電壓現(xiàn)象較為普遍。引起電網過電壓的原因主要有諧振過電壓、操作過電壓、雷電過電壓以及系統(tǒng)運行方式突變，負荷劇烈波動引起系統(tǒng)過電壓等。其中，諧振過電壓出現(xiàn)頻繁，其危害很大。過電壓一旦發(fā)生，往往造成系統(tǒng)電氣設備的損壞和大面積停電事故發(fā)生。據多年來電力生產運行的記載和事故分析表明，中低壓電網中過電壓事故大多數(shù)是由于諧振現(xiàn)象引起的。日常工作中發(fā)現(xiàn)，在雷電、刮風、陰雨等特殊天氣時，變電站35kV及以下系統(tǒng)發(fā)生間歇性接地的頻率較高，當接地使得系統(tǒng)參數(shù)滿足諧振條件時便會發(fā)生諧振，同時產生諧振過電壓。諧振會給電力系統(tǒng)造成破壞性的后果：諧振使電網中的元件產生大量附加的諧波損耗，降低發(fā)電、輸電及用電設備的效率，影響各種電氣設備的正常工作;導致繼電保護和自動裝置誤動作，并會使電氣測量儀表計量不準確;會對鄰近的通信系統(tǒng)產生干擾，產生噪聲，降低通信質量，甚至使通信系統(tǒng)無法正常工作。

1鐵磁諧振對電力系統(tǒng)安全運行的影響

當線路發(fā)生單相接地或斷路器操作等干擾時，造成電壓互感器電壓升高，三相鐵芯受到不同的激勵而呈現(xiàn)不同程度的飽和，電壓互感器的各相感抗發(fā)生變化，各相電感值不相同，中性點位移產生零序電壓。由于線路電流持續(xù)增大，導致電壓互感器鐵芯逐漸磁飽和，當滿足ωL=1/ωC時，即具備諧振條件，從而產生諧振過電壓，其造成的主要影響如下：

1.1中性點不接地系統(tǒng)中，其運行方式的主要特點是單相接地后，允許維持一定的時間，一般為2h不致于引起用戶斷電。但隨著中低壓電網的擴大，出線回路數(shù)增多、線路增長，電纜線路的逐漸增多，中低壓電網對地電容電流亦大幅度增加，單相接地時接地電弧不能自動熄滅必然產生電弧過電壓，一般為3—5倍相電壓甚至更高，致使電網中絕緣薄弱的地方放電擊穿，并且在過電壓的作用下極易造成第二點接地發(fā)展為相間短路造成設備損壞和停電事故，嚴重威脅電網安全運行。

1.2在發(fā)生諧振時，電壓互感器一次勵磁電流急劇增大，使高壓熔絲熔斷。如果電流尚未達到熔絲的熔斷值，但超過了電壓互感器額定電流，長時間處于過電流狀況下運行，必然造成電壓互感器燒損。

1.3諧振發(fā)生后電路由原來的感性狀態(tài)轉變?yōu)槿菪誀顟B(tài)，電流基波相位發(fā)生180°反轉，發(fā)生相位反傾現(xiàn)象，可導致逆序分量勝于正序分量，從而使小容量的異步電動機發(fā)生反轉現(xiàn)象。

1.4產生高零序電壓分量，出現(xiàn)虛幻接地和不正確的接地指示。

2諧振過電壓解決方法

電壓互感器（簡稱PT）在正常工作時，鐵芯磁通密度不高，不飽和;但如果在電壓過零時突然合閘、分閘或單相接地消失，這時鐵芯磁通就會達到穩(wěn)態(tài)時的數(shù)倍，處于飽和狀態(tài)，這時，某一相或兩相的激磁電流大幅度增加，當感抗與容抗參數(shù)匹配恰當(滿足諧振條件)時，即會發(fā)生鐵磁諧振。發(fā)生諧振時，會在電感和電容兩端產生2～3.5倍額定電壓的過電壓和幾十倍額定電流的過電流，通過PT的電流遠大于激磁電流，嚴重時會燒壞PT及其它設備。

2.1

防止諧振過電壓的一般措施

①提高斷路器動作的同期性。由于許多諧振過電壓是在非全相運行條件下引起的，因此提高斷路器動作的同期性，防止非全相運行，可以有效防止諧振過電壓的發(fā)生。

②在并聯(lián)高壓電抗器中性點加裝小電抗。用這個措施可以阻斷非全相運行時工頻電壓傳遞及串聯(lián)諧振。

③破壞發(fā)電機產生自勵磁的條件，防止參數(shù)諧振過電壓。

2.2防止諧振過電壓的具體措施

①35kV系統(tǒng)中性點經消弧線圈(加裝消諧電阻)接地，并在過補償方式下運行，它的電壓作用在零序回路中。

②盡量減少6--35kV系統(tǒng)并聯(lián)運行的PT臺數(shù)。

a.凡是6--35kV母線分段的變電所，若母線經常不分段運行，應將一組PT退出作為備用;

b.電力客戶的6--10kVPT一次側中性點一律為不接地運行。

③更換伏安特性不良的6--35kVPT。

④6--35kV一次側中性點串聯(lián)阻尼電阻或二次側開口三角形繞組并聯(lián)阻尼電阻或消振器。

⑤6--10kV母線裝設一組Y形接線中性點接地的電容器組。

⑥在10kVPT高壓側中性點串聯(lián)單相PT。在實際工作中諧振的發(fā)生往往伴隨著接地故障，很多時候甚至就是由接地引起的，消除諧振常常采取的有效方法是改變系統(tǒng)運行方式以改變系統(tǒng)參數(shù)，破壞諧振條件。

改變系統(tǒng)運行方式經常通過以下途徑實現(xiàn)：

a.投退電容器;

b.增投線路;

c.若變電站有一臺以上數(shù)目的主變，可視具體運行情況將原本并列(分列)運行的變壓器分列(并列);

d.母線并解列。

若上述方法不能消振，應采用尋找線路單相接地故障的方法進行選線，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題的，但往往不一定能準確及時判斷出接地線路，以致延誤消振時間，所以，工作中為及時消除諧振一般先考慮選擇上述四種途徑。運行中出現(xiàn)諧振過電壓時，變電所值班人員應準確記錄當時發(fā)生的現(xiàn)象和母線電壓的變化，但不得用刀閘拉開PT，可先根據情況采取消振措施，事后匯報調度。

2.3從具體倒閘操作檢修等方面考慮消除鐵磁諧振的方法

①給母線充電前先切除PT，充電后再投入PT，停母線時先切除PT再拉開開關。

②操作中注意監(jiān)視母線電壓，如電壓過高則立即改變方式，合上或拉開引起諧振的開關、斷路器或電壓互感器。

③減少同一系統(tǒng)中的電壓互感器的投運臺數(shù)。在系統(tǒng)中由于保護和計量的需要有多臺電壓互感器同時投運，這樣PT投運臺數(shù)越多，總體伏安特性也就越差，PT的總體電抗也就越小，對于以上問題應該加強運行管理，能用一臺PT可以替代二臺的，就不要用兩臺PT同時運行，在10kV、35kV系統(tǒng)中，有些PT中性點不需要接地運行的，就應盡可能不接地運行。

④有條件的配電所，可在10kV母線每相加入對地電容，或選用可靠的電纜來代替一段出線架空線，也是解決諧振既簡單又行之有效的方法。

⑤加強運行管理，提高檢修質量。在運行過程中，應盡量在操作中減少過電壓發(fā)生的可能。例如：對于空載線路應退出重合閘，以防止線路重合而引起的過電壓，并提高檢修質量，消除隱患，注重斷路器三相分合閘同期性的檢驗，以防止斷路器的不同期合閘引起的過電壓，而激發(fā)諧振的可能性。

⑥維護好系統(tǒng)其它用電負荷，避免發(fā)生對地閃絡或接地等事故引起的諧振過電壓。

3結論

諧振過電壓頻率多、范圍廣、影響大，內外因共同作用所致，外因是外部故障或進行設備操作，內因是PT鐵芯飽和及參數(shù)不匹配，故深入分析原因，提出防振消振措施很必要。電網系統(tǒng)在利用先進技術、選取優(yōu)良設備、加強運維管理后，消除諧振過電壓，使電力系統(tǒng)更安全穩(wěn)定運行。

參考文獻:

［1］要煥年，曹梅月.電力系統(tǒng)諧