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摘要：本文围绕变电站的110kV母线，主要探讨了空载谐振，分析了其过电压的故障以及处理过程，进而提出了相应的预防措施。
关键词：110kV；变电站；谐振过电压；分析；处理
在电力系统中，变电站主要负责对电力能源进行传输、转换以及分配等，一旦变电站的运行出现问题，整个电力系统都会受到影响，也会影响用户的供电，当变电站出现事故时，作为变电工作人员，需要准确做出正确的判断，及时的对故障进行控制、处理，找到事故的源头，避免对人身、设备造成威胁，及时的恢复供电。一旦变电站出现了事故，作为运维值班人员，一定要正确、快速的处理相关事宜，在5分钟内，将事故的概况进行汇报，然而，在现实的工作中，事故的汇报常常超出了所规定的时间，所以，为了提高变电站事故的处理效率，分析变电站谐振过电压具有重要的意义。
一、110kV变电站谐振过电压的概述
在电力系统中，这方面的内容很多，比如，电感、电容元件等，通过这些构件的组合，构成了相应的不同类型的振荡回路。如果开关操作、发生了故障，这些组合的回路中，很容易与外加的电源共同的作用，出现谐振的现象，且导致系统中的某些元件发生过电压问题。因为复杂的电感、电容电路，存在诸多的自振频率，并且，在电源中，往往具有诸多的谐波，由此得知，对于某部分的自振频率来说，如果与某一个电源的谐波频率处于相等、接近的时候，此时，这部分的电路就会发生谐振。在不同的电压等级、不同结构的电力系统中，可以出现不同的谐振过电压，根据其性质可以分为以下3种类型：
（1）线性谐振过电压。对于谐振回路来说，主要组成包括：不带铁芯的电感元件，比如，输电线路的电感、变压器的漏感等，还有励磁特性接近线性的带铁芯的电感元件，比如，消弧线圈，还有系统中的电容元件组成。
（2）铁磁谐振过电压。对于谐振回路来说，主要的组成包括：带铁芯的电感元件，例如：空载变压器以及电压互感器，还包括系统中的电容元件等，共同组成。由于铁芯电感元件发生了饱和现象，这就导致回路的电感参数属于非线性的，对于这种含有非线性电感元件的回路，当满足了相应的谐振条件的时候，就会出现铁磁谐振的现象。
二、变电站110 kV母线的过电压现象
20050425T19:36,某变电站全站停电检修完毕后,恢复送电。运行人员按操作规程由110 kV线路给母线充电，对于这个时候的110 kV主接线，详细的情况见图1，线路TV是1台单相电容式的电压互感器。对于母线TV来说，作为电磁式的电压互感器,#157、#159断路器未合。作为运行人员，如果闭合156-3、156-1隔离开关之后，回到主控室准备闭合#156断路器时，就会在控屏的仪表盘发现，其电压表显示的母线电压高于120 kV，还会听到从TV中发出了很大的声响，因此，应该马上中断操作，保证现场的正常工作。作为值班员，应该及时汇报给地调，地调应该发出检查设备的指令，确保设备的正常工作。通过地调运行人员的分析，之所以出现谐振问题，很可能是因为过电压导致的，马上要退出110 kV母线段TV，并且，闭合#156断路器后，然后，送一段TV，根据这样的操作流程，可以保证操作过程的顺利实施。
断路器采用了均压电容,因而在闭合#156断路器两侧隔离开关时,由于不利参数的配合,电磁式TV的某一相或几相的铁芯饱和与均压电容形成谐振回路,产生谐振过电压,若持续时间较长,可能造成设备损坏事故。系统正常运行时，因为ωL>1/ωC处于感性的工作状态，所以，此时的电路是能发生谐振的，不过，在铁芯的两端，如果电压升高的很明显，在电感线圈中，就会出现涌流，铁芯很难能处于饱和状态，其感抗也会随之减小，甚至降低到ωL=1/ωC。如果具备了谐振条件，电感、电容的两端就会存在谐振过的电压，表现的形式既可以是单相、两相、三相对地电压，也可以是基波谐振、分次的谐波谐振以及高次的谐波谐振。因为铁磁元件的饱和效应，具有限制过电压幅值的能力，由于回路损耗，让谐振过电压遭到了阻尼、限制，当回路电阻大于一定的数值时,将不会出现很大的铁磁谐振过电压。由此可知，在电力系统中，通常，铁磁的谐振过电压只能出现在变压器的空载、轻载。若发生铁磁谐振时母线电压表指示有较高数值(最高过电压可达1.65～3倍额定电压),TV中过电流最高可达数倍额定电流,处理不及时，TV将很快过热烧坏，还会引发爆炸着火,从而出现了变电站的失压。
四、应采取的措施
（一）调整谐振回路参数
在中性点接地绝缘的系统中,电磁式TV引起的铁磁谐振过电压，其限制的措施如下:
（1）优先选用励磁特性饱和点较高的谐振型电压互感器。
（2）除了电源侧电压互感器高压侧中性点接地之外,对于其它的电压互感器的中性点，应尽量不接地。在同一系统中，减少高压侧的中性点接地的数量。
（3）采取临时的倒闸措施。如投入事先规定的某些线路或设备,改变回路参数。
（二）取掉均压电容
通过以上的分析，我们可知道，之所以产生谐振容性，主要是因为#156断路器中的均压电容，所以，取掉均压电容可消除谐振。不过，这样会导致断路器的遮断容量明显下降。如果发生了短路,阻碍了断路器的灭弧，因此，必须详细的计算,确保断路器遮断容量达到了要求，这样才可以卸下均压电容。
（三）改变操作顺序或运行方式
先退出母线的电压互感器，改变电容电感的回路参数，进而改变谐振的条件，最终消除谐振。站在经济实用的层面，调整操作顺序，这种方式简单、高效，在上述的变电站，通过相应的操作方法，已经充分证明了其可行性 。
结束语：
在电力系统中，一旦出现了谐振过电压现象，就会对电力系统带来很大的危害，所以，作为运行人员，一定要高度重视这个问题，并且，应用有效的解决措施，做好防范，避免出现谐振过电压。
参考文献：
[1]周泽存.高电压技术[M].北京:中国电力出版社,1998:70-80.
[2]王世祯.电网调度运行技术[M].沈阳:东北大学出版社,1997:386-500.
论文作者:赵鹏玮
论文发表刊物:《电力设备》2017年第31期
论文发表时间:2018/4/13
标签：谐振论文; 过电压论文; 变电站论文; 回路论文; 电感论文; 母线论文; 电压互感器论文; 《电力设备》2017年第31期论文;