10kv铁路电力系统谐振过电压产生原因及抑制措施

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1、10KV铁路电力系统谐振过电压产生原因及抑制措施摘要：铁路10KV电力系统是中性点不接地系统，中性点直接接地的三相五柱电磁式电压互感器线圈电感和电网对地电容与构成谐振条件，在运行中容易产生铁磁谐振，引起内部过电压。本文通过对10KV中性点不接地运行方式下谐振过电压的分析，说明产生谐振过电压的条件、种类及特点，并针对各种抑制谐振过电压的措施进行探讨，得出可行性结论。关键词：铁路；电力；过电压；抑制措施1概述铁路10KV电力系统均为中性点不接地系统（小电流接地），发生单相接地故障时，由于对线电压不产

2、生影响，允许继续运行2个小时，提高了供电的可靠性和连续性，但是存在着易产生过电压的问题。在10KV配电所的每一段母线上均接有一台三相五柱电磁式电压互感器，其一次线圈中性点直接接地。由于电网对地电容与压互的线圈电感构成谐振条件，在运行中容易产生铁磁谐振，引起内部过电压，这种过电压持续时间长，甚至能长时间自保持，对系统的安全运行威协极大，它是导致压互高压熔丝熔断和压互烧损、避雷器爆炸的主要原因，也是某些重大事故的诱发原因之一。近五年以来，在我段管内共发生谐振过电压烧坏压互高压保险12次，烧毁10KV

3、压互1台，压互瓷瓶内部引出线烧断1次。2铁路10KV电力系统谐振过电压产生的条件2.1内部条件铁路10KV电力系统是中性点不接地系统，为了监视系统的三相对地电压，10kV配电所每段母线上均接有Y/Y/接线的三相五柱电磁式压互。母线电压互感器的高压侧接成Y型，其中性点是接地的，由于铁路10KV电力系统中电缆较多，各相对地电容较高，电网对地电容与压互的电感相匹配构成谐振条件。当发生谐振时，压互感抗显著下降，励磁电流急剧增大，可达到额定值的数十倍，造成压互烧毁或保险熔断。2.2外界激发条件激发产生谐振

4、过电压的外部条件有以下几种：（1）线路发生单相接地或瞬间接地。（2）向带有三相五柱电磁式压互的空母线充电（不带馈线负荷的情况下空送母线）。（3）空载线路投切操作。（4）电力线路有雷电感应。（5）电网负荷轻，电压高发生传递过电压。3铁路10KV电力系统过电压种类及特点3.1过电压种类铁路10KV电力系统过电压主要分为谐振过电压、雷电过电压和操作过电压，其中谐振过电压在正常运行操作中出现频繁，危害性较大；过电压一旦发生，往往造成电气设备损坏和大面积停电事故。运行经验表明，铁路10KV电力系统中过电压

5、大多数都是由铁磁谐振所引起的。在实际运行中，故障形式和操作方式是多种多样的，谐振性质也各不相同。因此，为了制订防振和消振的对策与措施，应该了解各种不同类型谐振的性质与特点。3.1.1基波谐振通常发生在配电所全所停电作业完成后，向带有电磁式三相五柱压互的空母线送电充电时。表现为三相电压一相降低，但不为零，另外两相电压升高超过线电压，我们也称作“虚幻接地”。往往引起压互高压熔丝熔断、压互过热冒油甚至烧损。这种现象一般在馈线送电后就可消失。3.1.2分频谐振分频谐振多由雷电感应引起，在线路较短，电磁式

6、压互较多，正常时中性点不平衡电压较高的系统发生。发生分频谐振时三相电压表的指示轮流升高，且不稳定，升高后数值约为线电压值。容易造成压互温度升高，严重时甚至冒油。3.1.3高次谐波谐振在线路电容足够小，且负荷较轻，母线电压较高时发生。此时三相电压表指示同时升高，数值基本相同，一般不超过线电压值，即在工频电压的谐波上叠加了高次谐波分量（主要是三次谐波）。发生高次谐波谐振时压互温度升高，相应电压等级的设备绝缘较弱部位会出现放电现象。3.2谐振过电压的特点ACB微机控制器非线性电阻接地变压器消弧线圈阻尼

7、箱铁路10KV电力系统发生单相接地时不影响线电压值，允许维持不超过2小时的运行时间，以减少用户断电。大多数单相接地故障因接地点接触不良高阻接地，在接地点出现瞬燃瞬熄的电弧放电，从而造成电压突变，极易引发电能、磁能振荡。单相接地时接地电弧不能自动熄灭，必然产生弧光过电压，一般为3～5倍相电压甚至更高，致使系统中绝缘薄弱的地方击穿放电，并发展为相间短路造成开关跳闸和设备损坏事故。对于电缆出线的供电回路，由于电容电流大，单相接地后电弧不能自行熄灭，产生的弧光过电压往往导致相间短路使电缆、中间（终端）头

8、及避雷器击穿。线路发生单相接地时，系统突变两相电压瞬时升高，线路对地电容与中性点接地的压互绕组形成并联振荡回路，电压互感器三相铁芯会高度饱和，各相感抗发生变化，电感值不相同，中性点位移，产生零序电压。由于线路电流持续增大，导致电压互感器铁芯饱和，其电感迅速减小，当电感降到满足ωL＝1/ωC时，具备了谐振条件，就会产生并联谐振过电压。谐振时，电压互感器一次励磁电流急剧增大，使高压熔丝熔断。如果电流超过了电压互感器额定电流，熔丝却没有及时熔断，压互就会长时间处于过电流状态而烧损。铁路电力系统由于供电