变电站6kv系统铁磁谐振研究

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1、变电站6kV系统铁磁谐振研究摘要：变电站在运行过程中经常发生铁磁谐振，往往会造成严重后果，轻则引起PT保险熔断，重则发生PT烧毁、绝缘闪络、避雷器爆炸等事故。我们通过测试中原油田采油厂变电站6kV系统的电容电流及电压互感器伏安特性，计算其基频容抗与感抗的比值，阻抗比落在1/2分频谐振区域，分析出电压互感器高压保险熔断的原因为系统发生了铁磁谐振，提出了消弧线圈投入运行及更换不易饱和电压互感器等改进措施。达到了变电站PT平稳运行的结果，确保了全厂供电的安全性和可靠性关键词：6kV系统铁磁谐振分析前言电力系统中

2、经常发生铁磁谐振过电压，谐振是一种稳态现象，电网中的电感、电容元件在系统进行操作或发生故障时可形成各种振荡回路，在一定的能源作用下，会产生谐振现象，导致系统某些元件出现严重的过电压，而且谐振过电压还可能在过渡过程结束以后较长时间内稳定存在，直到发生新的操作、谐振条件受到破坏为止。谐振过电压的持续时间要比操作过电压长得多，这种过电压一旦发生，往往会造成严重后果，轻则引起PT保险熔断，重则发生PT烧毁、绝缘闪络、避雷器爆炸等事故。采油二厂变电站的运行经验表明，谐振过电压可以在各种电压等级的网络中产生，尤其是在

3、35kV及以下的电网中，由谐振造成的事故较多，已成为中原油田采油厂变电站急需解决的问题。1铁磁谐振产生的原因在中性点不接地系统中，为了监视三相对地电压，变电站母线上常接有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的对地电容CO外，还有电压互感器的励磁电感L,正常运行时，电压互感器的励磁阻抗是很大的，所以网络对地阻抗仍呈容性，三相基本平衡，电网中性点0的位移电压甚小。但当系统中出现某些扰动，使电压互感器三相电感饱和程度不同时，电网中性点就有较高的位移电压，可能激发起谐振过电压。常见的使电

4、压互感器产生严重饱和的情况有：电压互感器的突然合闸，使其某一相或两相绕组内产生巨大的涌流；由于雷击或其他原因，线路瞬间单相弧光接地，使健全相电压突然升高至线电压，而故障相在接地消失时又可能有电压的突然上升，这些暂态过程中也会有很大的涌流；传递过电压，如髙压绕组侧发生单相接地或不同期合闸，低压侧有传递过电压使电压互感器铁芯饱和等等。2中原油田采油厂变电站铁磁谐振故障及分析采油二厂35kV/6kV变电站建于1991年，主要担负着采油二厂生产的供电任务，年供电量近52万kW.ho该站共有2条35kV进线(濮甲线

5、和濮乙线)，为双母线进线方式，站内两台主变压器容量均为12500kVA,35kV断路器共有5组,6kV高压开关柜30面，电缆出线53条。该站接有母线对地电容器和消谐器，但还是经常发生铁磁谐振现象，每年更换150余只PT保险。仅2012年4月17日至5月8日的21天时间里，该站就先后出现一个晚上更换30余只PT保险的情况，共造成52只熔断器熔断、6只6kVPT过热烧坏故障，消谐器多次报1/2、1/3分频谐振信号。2012年5月14日测试了采油二厂变电站6kV系统电压为6.2kV,测试系统电容电流为14.76

6、A,经计算系统零序容抗为：XC0=3U相/IC=3X(6.2X103/1.732)/14.76=728(Q)分析由PT伏安特性曲线可知：在额定电压时(57.7V),变电站6kV系统I、II段PT运行在伏安特性曲线的线性段;大于额定电压后(57.7〜70V),PT工作在伏安特性曲线的膝部，当系统单相接地时，其非接地相的相电压升高，此时PT即进入饱和状态，使互感器进入饱和区工作，电流剧增，从而造成互感器一次保险熔断。零序容抗与感抗的比值为：XC0/XL=728Q/15.2316kQ=0.0478根据肖特(H.

7、S.Shott)和彼德生(H.A.Peterson)对典型互感器励磁特性研究可知：当XC/XL=0.01〜0.08时，阻抗比刚好落在1/2分频谐振区域，电压互感器回路可能会发生1/2分频谐振。由此可见，导致采油二厂变电站6kVPT高压保险频繁熔断、PT过热烧坏的原因为：电网单相接地时，引起弧光过电压使电压互感器铁芯饱和，1/2分频时6kV系统电压互感器与线路对地电容回路发生了铁磁谐振。3变电站铁磁谐振过电压的防治与消除措施防止和消除6〜35kV电网铁磁谐振的措施一般可归纳为两大类：一类是改变参数，破坏产生

8、谐振的条件；另一类是接入阻尼电阻，增大回路的阻尼效应。电压互感器引起铁磁谐振的区域是阻抗比XC0/XL的函数，为了躲开谐振区域，可以改变XC0或XL,常用方法如下:3.1改变参数躲开谐振区。当XL不变时，减小或增大XC0,都可以达到改变XC0/XL的目的。如在变电站的母线上增加出线数，或在母线上加装集中电容器。当XC0不变时，增大XL,使XC0/XL