华北油田电网谐振过电压探析和防范措施

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1、华北油田电网谐振过电压探析和防范措施　　摘要：本文结合近年来华北油田电网的实际运行情况，分析了谐振过电压产生的原因、特点及所造成的危害，提出了电网谐振过电压的具体防范措施，同时指出谐振过电压的防范治理工作是一个长期的不断变化的过程。本文将对电网的规划设计及安全运行具有理论指导意义。关键词：过电压；谐振；危害；措施中图分类号：TM866文献标识码：A文章编号：1引言在电力系统中，过电压现象非常普遍。引起电网过电压的原因很多，主要可分为谐振过电压、操作过电压和雷电过电压参考文献[1]。电力系统过电压一直以来都给电网安全平稳运行带来影响，而谐振过电压对电网造成的危害极大，如

2、电压互感器熔丝熔断、电压互感器烧毁、电网设备绝缘损毁，甚至造成相间短路、保护装置误动作等等。在华北油田的电网中，6kV、35kV系统担负着直接向原油生产和居民生活供电的任务,系统接地方式采用的是中性点非直接接地方式，随着电网的结构、容量、参数、运行方式等变化,8极易使电网对地容抗与电压互感器励磁感抗达到铁磁谐振的条件而引起谐振过电压。例如近年来比较典型的谐振过电压例子，留路变35kV母联的过电压保护器爆炸短路，引起主变后备保护动作跳闸，造成大面积停电事故，给水电厂造成了一定的负面影响。因此解决这一难题也是我们电力工作者的一个重大课题。2谐振过电压参考文献[3]电力系统

3、中的电感、电容元件可以组合形成一系列不同自振频率的振荡回路。当系统操作或发生故障导致参数变化时，就有可能使某些振荡回路发生谐振，导致系统某些设备出现严重的过电压，这就是谐振过电压。谐振过电压的特点是过电压倍数高、持续时间长、具有随机性。2.1谐振产生的条件下列几种激发条件可以造成铁磁谐振：1）电压互感器的突然投入；2）线路发生单相接地；3）系统运行方式的突然改变或电气设备的投切；4）系统负荷发生较大的波动；5）电网频率的波动；6）负荷的不平衡变化等。2.2谐振产生的原因在华北油田6kV、35kV配电网内，为了监视绝缘，变电所的母线上接有Y0接线的电磁式电压互感器，由于

4、接有Y0接线的电压互感器，网络对地参数除了电力导线和设备的对地电容C08外，还有互感器的励磁电感L，由于系统中性点不接地，Y0接线的电磁式电压互感器的高压绕组，就成为系统对地的唯一金属通道。正常运行时，三相基本平衡，中性点的位移电压很小。但在某些切换操作如断路器合闸或接地故障消失后，由于三相PT在扰动后电感饱和程度不一样而形成对地电阻不平衡，它与线路对地电容形成谐振回路，可能激发起谐振过电压。电压互感器铁心饱和引起的谐振过电压是中性点不接地系统中最常见和造成事故最多的一种内部过电压。在实际运行设备中，由于中性点不接地电网中设备绝缘低或者绝缘子闪烙等单相接地故障相对频繁

5、，一般说来，单相接地故障是铁磁谐振最常见的一种激发方式。2.3谐振过电压的危害在正常条件下，电感、电容串联回路中一般感抗要大于容抗，由于出现某种因素电感两端电压有所升高，使电感铁磁饱和，感抗减小，出现感抗和容抗相等，甚至感抗小于容抗，形成相位反转，引起铁磁谐振。铁磁谐振可以是基波谐振、高次谐振，也可以是分次谐波谐振，其表现形式可能是单相、两相或三相对地电压升高，或以低频摆动，引起绝缘闪络或避雷器爆炸；或产生高值零序电压分量，出现虚幻接地和不正确的接地指示，或者在电压互感器中出现过电流，引起熔断器中出现过电流，引起熔断器熔断或互感器烧损，甚至可能使小容量的异步电动机发生

6、反转现象。3华油电网谐振过电压现象分析8据统计，霸一变时常发生电压互感器高压侧熔断器熔断现象，尤其是雷雨季节，这种现象更为频繁。根据运行记录，霸一变6kV三相对地电压同时等量升高，但其有效值最大为线电压，且三相电压有规律的低频摆动，开口三角电压接近100V，电网呈现“虚幻”接地的现象，因此判断为铁磁谐振中的分频谐振。霸一变6kV系统采用中性点不接地方式，但电压互感器的高压侧中性点却是接地的，当发生单相接地瞬间，电压互感器电感与线路对地电容并联，构成了可能产生铁磁谐振的电路，如图1所示参考文献[2]。根据分析，霸一变6kV线路单相接地瞬间，线路相电压升高，使电容电流增加

7、，总电流发生变化，引起铁磁谐振，使得电压互感器两端电压升高，一次线圈的电流增大十几倍，从而使电压互感器高压侧熔断器熔断。图1系统发生铁磁谐振时有关部分接线简图4防范措施为了尽可能地防止谐振过电压的发生，根据电网的实际情况，在设计和操作电网设备时，应进行必要的估算和安排，以避免形成严重的谐振回路，或采取适当的防止谐振的措施。4.1预防谐振过电压的措施参考文献[3]81）尽量减少电网中电压互感器中性点接地数量，也就是有效的控制每个系统感抗的数值，降低电压互感器铁芯饱和的概率，从而降低谐振产生的可能。每个变电站供电系统保留1-2个接地点，一般一台接地运行。