220kv变电站空母线铁磁谐振的分析

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1、220kv变电站空母线铁磁谐振的分析黄靖宇广东电网有限责任公司肇庆供电局526060摘要：电力系统中由电磁式电压互感器（以下简称压变）非线性引起的铁磁谐振，其持续时间一般较长，如不采取有效的消除措施，常常会长期自保持，从而引起压变因长时间过励磁而烧损，甚至还会诱发产生更为严重的电力系统事故。木文结合电力系统中发生的变电站空母线铁磁谐振事故，阐述了此类铁磁谐振的机理、特征，综合评价了国内常见的几项消谐措施（装置），提出了在变电站倒闸操作中防止和消除空母线铁磁谐振的只体操作步骤和有关注意事项。关键词：

2、220kV变电站；空母线；铁磁谐振引言220RV变电站空载母线在非正常运行方式下发生谐振，谐振波可能具有正序、零序及负序性质。在这里所说的非正常运行方式，是指变电站空载母线与中性点直接接地的电源系统之间仅通过断路器的断口均压电容器进行弱连接。220kV变电站空载母线谐振在电力系统中不多见，且消除变电站空母线谐振的措施（装置）还处在探索的初级阶段。一、220kV变电站空母线铁磁谐振的机理及特征1.事故案例某变电站220kVI母上原有三台JCC2-220型压变，09年8月20H在220kVI母部分设备

3、试运行过程中，将试运行空开关倒II母，对II母电压母差回路进行检查（I母为带压变的空载母线），在母差试验跳母联开关（LW7-220）时，激发产生了三相基频谐振，发现I母零序电压继电器烧坏，I母电压（UAB、UBC、UAC）指示表顶表（满量程为300kV,超过额定电压的1.36倍以上），I母压变三相声响异常，A相最为严重，谐振持续了15分钟，直至三相压变全部烧损（其中A相炸裂），全站失压（除母联开关和试运行的空幵关外，其它220kV出线幵关母差保护出U压板己退出)。1.谐振机理分析在某些中性点直接接

4、地的llOkV〜220kV电网中的变电站空母线上的谐振冋路，由断路器的断口K1的均压电容C1和母线电磁式压变的铁芯电感L构成，当刀闸K2处于闭合状态下打开K1,或K1处于开路状态下闭合K2,均将形成谐振冋路。其中C2为线对地电容，C12为相间电容。由于C12相对较小，予以忽略。于是，形成各相独立的谐振冋路。2.谐振特征综合电力系统中发生的空母线铁磁谐振事故，对llOkV〜220kV变电站空母线谐振特征可归纳如下：(1)由于三相谐振电路各自独立，因而谐振可在一相中产生，亦可在两相或三相中同时产生。(

5、2)谐振现象仅局限于变电站内，对电源系统不产生任何影响。(3)谐振波主频率，最常见的是基波、1/3次分频；.其次为1/5次分频和1/2次分频。(4)非谐振相的相电压为工频耦合电压，是由开关断U电容耦合产生的，其值取决于母线对地杂散电容、压变激磁电感和断U电容三参数，一般为0.2〜0.6pu；谐振相相电压则为工频耦合电压与谐振波电压的迭加。由于铁芯过饱和的缘故，谐振相相电压中一般都含奋相当丰富的高次谐波分量，因而造成谐振相电压波形的严重畸变。(5)除在相基频谐振时电压相序仅具冇零序性质外，所冇其它频

6、率的谐振波都具有零序、正序和负序分量。(6)谐振相电压的稳态值同谐振频率有关。基频谐振相电压的稳态值为最高，可达正常运行相电压的l.Spu以上，而其它频率的谐振相电压稳态值都低于系统正常相电压，而且随着谐振频率的降低，苏稳态值几乎成正比下降，实测结果表明，1/2次、1/3次、1/5次分频谐振电压分别为0.9、0.6、0.4pu左右。这就是说，只有基频谐振时才出现持续过电压现象，其它频率的谐振都不会导致持续过电压，而且激发暂态过电压幅值也不高。(1)谐振相压变的电流，不论其频率如何，都呈尖顶状，且其

7、幅值几乎相同，说明谐振时铁芯都进入相近的过饱和程度。但谐振电流的冇效值是不同的。谐振频率越高，压变的电流有效值越大，对压变热稳定的破坏作用就越严重。(2)线电压值同谐振相数有关，亦同谐振波频率有关，一般情况下它不等于系统的正常线电压，II三个线电压之间亦不等。(3)操作开关或刀闸吋是否会激发产生谐振以及产生何种频率的谐振，往往是随机的，不同相可能同时产生不同频率的谐振，还可能从一种频率的谐振自动滑向另一种频率的谐振。二、国内常见的几项消谐措施(装置)的综合评价我国迄今为止消除220kV变电站铁磁谐

8、振的几项常见措施(装置)。这些措施(装置)所反映的消谐思路可归纳为三方面：一是避开或从根本上消除谐振产生的条件；二是通过改变谐振冋路参数，破坏谐振条件；三是通过吸收与消耗谐振暂态或稳态吋的能量，以抑制谐振的产生，或使其受阻尼而消失。1改变正常操作程序，停母线时，先停母线上的压变；母线恢复送电吋，先对空母线充电，后投入压变。这是我国当前较普遍采用的一项措施。当母线按计划进行停、送电操作吋，可避开产生谐振的条件违反了母线停、送电的正常的操作程序，增加了本不需要的额外操作，可能由此而引发