浅析电网过电压限制方法

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1、浅析电网过电压限制方法　　通过对江口电站谐振过电压事故浅析电网过电压限制方法　　【作者】：李茫、江伟　　【摘要】：主要介绍电网发生谐振过电压的特点以及抑制措施　　【关键词】：江口电站、谐振过电压、电网过电压、自动调谐接地补偿装置　　江口电站10KV系统运行时间达到40天后，在投运一台照明变压器3分钟后，计算机监控系统突然告警“10KV系统母线1、2、3段接地”，并告警复归发出故障音响。随即，“10KV系统母线2段接地”故障信号每1秒钟持续告警、复归，3分钟后1、3段母线相继出现接地告警信号，共历时长达2小时，严重影响了系统正常运行，后

2、经过运行人员检查后发现，2、3段电压互感器B相熔断器熔断，绝缘环氧树脂受热喷出，同时3条母线的其余电压互感器均有不同程度绝缘破损开裂现象。检查母线及新投运变压器，均无接地故障。二次接线也检查无故障。重新组合一组互感器投入运行，没有故障产生，三相电压平衡。由此判断此次事故应该是由于谐振过电压产生。　　一、电网过电压产生的条件、特点和危害　　电力供电系统或者说在电力供电电网上，过电压现象十分普遍。如果没有防范措施，随时都可能发生，也随时都可以发现。引起电网过电压的原因很多。主要可分为内部过电压和雷电过电压，内部过电压包括谐振过电压和操作过

3、电压，其中谐振过电压在正常运行操作中出现频繁，其危害性较大。　　谐振过电压引起的事故是很频繁的，它在各级电网中都可能发生　　系统中许多元件是属于电感性的或电容性的，例如电力变压器、互感器、发电机、消弧线圈为电感元件，补偿用的并联或串联电容器组，高压设备的寄生电容为电容元件。而线路各导线对地和导线间既存在纵向电感又存在横向电容。这些元件组成复杂的L-C振荡回路，在一定的能源作用下，特定参数配合的回胳中会出现谐振现象，引起电压的异常升高。　　谐振常属于稳态现象，因此其持续时间比操作过电压长得多，可以稳定地存在，直至进行新的操作破坏原回路的

4、谐振条件为止。　　正是由于谐振过电压的持续时间长，所以其危害也大、在电力系统中，谐振过电压不仅危及电气设备的绝缘，还可能产生持续的过电流而烧断熔丝或设备，同时还会影响到过电压保护装置的工作条件，普通避雷器常因在谐振过电压下动作而又不能灭弧的情况下会遭到毁坏。　　二、谐振过电压的种类　　虽然在不同电压等级以及不同结构的电力系统中会产生情况各异的谐振过电压．但按其性质而言大致分为三种：　　1、线性谐振过电压　　线性谐振回路中的L和C都是常量，它们不随元件上的电流、电压而变化。主要指不带铁芯的电感元件(如输电线路的电感、变压器的漏感)或励磁

5、特性接近线性的含铁芯电感元件(如消弧线园，其铁芯磁路中通常留有空气隙)和系统中的电容元件所引起的串联谐振回路。它在正弦交流电源的作用下，若电源频率和L-C自振频率相等或接近时，即会产生强烈的谐振现象，导致元件上产生很高的过电压。　　2、铁磁谐振过电压　　铁磁谐振往往和铁芯电感的饱和性相联系，由于铁心电感的磁通和电流之间的非线性关系，其电感值不再是常量，从而区别于线性谐振的许多特点，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。电力系统中的铁磁谐振回路一般由空载变压器或电压互感器和系统的电容元件组合而成。　　3、参

6、数谐振过电压　　参数谐振过电压是因为系统中的某些元件的参数在外力的作用下，发生周期性变化而诱发的。通常是由于电机旋转时电感大小的周期变化，如果该电机接有一定值的电容性负荷(如空载线路)，当参数在一定的配合下，变化的电感周期使地把能量引入谐振系统，形成过电压。　　过电压一旦发生，往往造成电气设备的损坏和大面积的停电事故。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都是由谐振现象所引起的。由于谐振过电压作用时间较长，所引起谐振现象的原因又很多，因此在选择保护措施方面造成很大的困难。为了尽可能地防止谐振过电压的发生，在设计

7、和操作电网设备时，应进行必要的估算和安排，以避免形成严重的串联谐振回路；或采取适当的防止谐振的措施。　　三、对江口电站谐振过电压的分析　　根据江口电站事故现象，可以分析是由于铁磁谐振过电压造成2段母线互感器损坏，从而诱发互感器内部产生间隙电弧接地造成事故扩大。大致分析如下。　　在中性点不接地系统中，常通过测量三相对地电压来监视绝缘。为此，发、变电站母线上接有Y0接线的电磁式电压互感器。于是，网络对地参数除了电力设备和导线（或母线）对地电容C0除外，又有了电压互感器的励磁电感L，见图a所示，网络的等值电路如图b示。　　正常运行时，ωL>

8、1/ωC0网络对地阻抗呈容性且三相基本平衡，电网中性点对地电位偏移很小。但是，当系统进行某些操作（例如断路器合闸，接地故障消失）,由于三相互感器在受到扰动后电感饱和程度不一样而形成三相对地阻抗不平衡，造成负载中性点与电源