就一次复电事件浅析铁磁谐振及消谐方法

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1、就一次复电事件浅析铁磁谐振及消谐方法摘要：电力系统中过电压现象较为普遍。引起电网过电压的原因主要有谐振过电压、操作过电压、雷电过电压以及系统运行方式突变，负荷剧烈波动引起系统过电压等。过电压一旦发生，往往造成系统电气设备的损坏和大面积停电事故发生。据多年来电力生产运行的记载和事故分析表明，中低压电网中过电压事故大多数是由于谐振现象引起的。本文就初城站10kVIIM母线在复电过程中母线和PT出现铁磁谐振现象作出分析，并对此分析消谐办法。关键词：过电压；电力生产；中低压电网；铁磁谐振引言为了监控电力系统的运行状态，电力系统中安

2、装了大量电磁式电压互感器。而电磁式电压互感器属于带铁芯的电感元件，当电力系统受到某些扰动（或受激发条件作用）时，电感元件的电抗值会发生变化，与电力系统中的电容构成谐振电路。一般把带铁芯的电感元件产生的谐振称为铁磁谐振。1.事件过程描述110kV初城变电站IIM母线在复电过程中查看OPEN3000系统，发现合上#2变低开关时刻，IIM母线的线电压一直保持正常，但A相、C相电压显示为10.46kV，B相电压约为0（瞬间），监控机报警出现B相接地信号。6经商议，调度令操作人员将IIM母线恢复检修状态，工作人员对该段母线及PT做一

3、系列检查。检查包括：母线外观检查；母线摇绝缘检查；PT外观检查；PT交流耐压试验；绝缘电阻试验；PT绕组直阻试验；母线避雷器的绝缘检查；母线避雷器1mA电压测试；母线避雷器75%1mA电压测试。测试结果均合格。母线和PT均没有问题。初步判断相电压异常可能为空载母线送电产生了铁磁谐振导致的，只要把产生铁磁谐振的条件破坏才能使铁磁谐振消失。于是将IIM母线由检修转运行，逐条试送10kV出线，送到第四条10kV出线时B相电压显示为6.0kV，三相正常。数据如表1所示。表1母线B相电压随10kV出线的增加而变化2.事件原因分析由以

4、上现象判断，该段母线和PT很可能出现了铁磁谐振现象，且从电压数值来看，在合上IIM母线#2变低开关瞬间出现两相对地电压升高一相降低的情况，线电压正常，初步估计是属于基频谐振。一般来说，带铁芯的电感元件产生的谐振称为铁磁谐振，常见的此类设备有变压器和电磁式互感器。这类设备中的铁芯元件在电力系统受到扰动时出现的磁通饱和是产生铁磁谐振的根本原因。6初城站的10kV电网属于中性点不接地系统，它在以下几种情况容易产生铁磁谐振现象：1、单相接地故障消失后；2、线路非同期合闸操作；3、线路断线；4、电磁式电压互感器突然投入运行；5、电力

5、系统瞬时过电压；6、空载合闸母线。而本次谐振现象，应为空合10kV母线所致。在生产MIS系统上查看该站台账，可知初城站10kVIIM母线PT属于电磁式电压互感器，接线方式为三相五柱式带开口三角绕组，一次绕组中性点接地。由于PT一次电感线圈每相都经中性点接地，而系统中性点N不接地，其每相电感绕组和母线对地等效电容并联，形成并联谐振回路（忽略线路电阻），在暂态激发的条件下，比如此次的空载合#2变低开关，引发电流、电压的冲击扰动，就出现铁磁谐振。发生的背景：合开关前，电容和电感均不带电压，电容上没积聚电荷。发生的原因：当合上开关

6、后的瞬间，电源的电动势波形为正弦波，在电动势的作用下，电容会产生两个电流分量：一个是带上电压然后不断积聚电荷，这个为非周期分量，随着时间呈指数衰减；另一个分量是电容的无功电流，也是正弦波，与电压波形角度相差90度，这个是周期分量。在空6载合闸时，由于电容有积聚电荷的过程，而这个过程产生的非周期分量三相是不对称的，相加就不会等于0。这个电流必须有一个回路，初城10kV系统电源侧中性点不接地，所以这个非周期分量电流只能通过PT的电感线圈流入大地。（电容在零状态下接入电压，对于交流电路来说，合闸的一瞬间相当于短路！）参数的改变：

7、在正常运行时，流过的励磁电流很小，PT的励磁电感等效阻抗非常大，XC/XL0.06时，就容易出现铁磁谐振现象。如果不改变系统的参数，很难自动消除，时间一长会严重影响系统运行和设备安全。如何影响电压：如上所述，流过PT一次绕组的有两个电流分量（根据对称分量法，应该分解为三个：正序、负序、零序），一个是PT的正常励磁电流，三相是对称的，在PT二次侧感出的电压有E1；另一个是非周期分量，窜过PT的时候会使二次侧的三角绕组出现零序电压E0，这时中性点出现偏移。若偏移的程度足够大，系统就会发出虚假的接地信号，让工作人员误认为系统出现

8、接地故障。谐振的消除：当空合母线出现谐振，上面已分析过谐振电流不容易自己消失（母线及PT绕组的电阻很小，不能快速消耗谐振电流），只能通过改变系统参数让谐振快速地消除。这次复电过程中，在谐振时陆续投入带负荷线路，使系统的对地电容增大，在谐振回路中，C、L和角频率必须在特定值下才能持续下去，所以当C改变，谐