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摘要：某110 kV变电站改造后投入10kV电容器时出现很大噪音，并伴随有电压、电流不同程度的增大。本文通过谐波测试实验对这一异常现象进行了分析，得出此现象由谐振引起的结论，并提出变电站谐振的预防与处理对策。该对策对变电站运行的可靠性与安全性具有一定的指导意义。
关键词：变电站；谐振；电容器
Abstract: When 10 kV capacitor of a 110 kV substation is put into operation, there is large noise , the overvoltage and overcurrent. The Abnormal phenomenon is analyzed by harmonic test and the method of limination of resonance is presented in this paper. The method for the reliability and security of the substation operation has certain guiding significance.
Keywords: substation, resonance, capacitor；
0 电容器投入时的异常现象
某110kV变电站改造后有4组电容器，分别接在10kV I、II段母线上。如图1所示。
图1 110kV变电站一次接线示意图
改造后冲击方案为：利用#1、#2、#3、#4电容器进行#2主变保护带负荷试验，要求：#1主变10kV开关断开、#2主变10kV开关运行、10kV母线并列运行，依次投入#3、#4、#1、#2电容器。
#3、#4电容器投入后情况正常，投入#1电容器时有噪声出现，电压略微增大，在电容器室（靠近铁芯电抗器60CM处）用分贝仪测得噪声为58DB（环境52DB）；再投入#2电容器后有较大的噪声出现，电压、电流明显的增大，在电容器室（靠近铁芯电抗器60CM处）用分贝仪测得噪声为89.9DB（环境54DB）。
拉掉#1、#2电容器后，异常现象消失。
图2投入#1电容器测试结果
1 10kV母线谐波测试结果
投入#1、#2电容器时，分别对10kV母线进行了谐波测试。
1.1 投入#1电容器（#2、#3、#4电容器运行）
投入#1电容器，结果如图2所示。
投入#1电容器后，谐波略有放大，主要是5次谐波，谐波失真THD为2.9%，有轻微噪声。
1.2 投入#2电容器（#1、#3、#4电容器运行）
投入#2电容器，结果如图3所示。
投入#2电容器后，谐波明显放大，谐波失真THD为10.8%，有谐振现象，在5次谐波附近。有较大的噪声,电容器电流达到186A(额定157.5A)。
由故障现象及谐波测试结果，判断出现谐振。
2 谐振出现原因分析
首先分析并联谐振原理，图4为并联RLC电路，并联等效阻抗为：
在任何n次谐波下的阻抗为：
随着电力系统的发展和电力电子技术广泛应用，用电负荷的结构发生了重大的变化，大量的非线性负荷特别是电弧炉、电气化铁路、晶闸管调压及变频调整装置的运行，由于其非线性、冲击性以及不平衡性的用电特性，电力系统广泛存在谐波。
图3投入#2电容器测试结果
图4 并联RLC电路
当
时，电容器组会与系统电路在
次谐波频率下发生谐振。随着#1、#2电容器的投入，
向5逐渐靠近，系统出现谐振现象。
3 谐振预防与处理对策
3.1避免谐波源形成
在应用铁芯装置过程中，一定要选择励磁性较好和伏安特性高以及铁芯不容易实现饱和的变压器等设备。而在选择电磁式电压互感器过程中，一定要有效提升三相电压互感器相应励磁特定以及伏安特曲线相应线性度，尽可能选择相同型号和相同批次制造的单相电压互感器。
3.2倒闸操作过程中避免出现谐振
在进行母线充电倒闸时，如果电源中断路器需要从冷备用转换成热备用，在此过程中电压互感器中铁磁出现饱和，就会造成母线出现谐波谐振，就一定要及时把断路器有效转入运行，然后经过连接空载变压器或者是空载线路，合理改变电感和电容参数，能够有效躲避谐振区，从而消除谐振。同时，还可以先断开母线中的电压互感器刀闸，然后把电源断路器从冷备用及时转换成热备用，并且在母线充电完成之后，把电压互感器合理投入。除此之外，在进行母线停电倒闸时，如果电源中断路器要从运行调整成热备用，就会导致母线出现谐振，对此，一定要及时返回原始工作状态，并且在把母线电压互感器中刀闸有效断开之后，才可以利用电源断路器实现母线的停电。
3.3加大回路消耗
首先，对于电压互感器而言，应该在高压绕组的中性点合理串接阻尼电阻，或者是非线性电阻相关消谐器之后，实现有效接地，然后利用电阻阻尼所具备的作用，可以有效抑制通过绕组相应谐波电流，从而防止铁芯出现饱和现象，从而生成谐波出现谐振。其次，电压互感器中，应该在二次侧的零序电压线圈中有效连接低值的消谐电阻，还可以运用分频继电器，如果出现谐振现象，就能够自动把分线性电阻有效连接在电压互感器中的相应三角形回路里。最后，选择零序模式的电压互感器，把三台电压互感器中的一次侧有效连接成为开口的星形，而中性点一般是利用零序电压互感器进行接地。同时主电压互感器中的二次辅助线圈要连接成为闭口三角形，这样就能够避免发生谐振。
3.4将电力系统工作参数置于谐振范围以外
应该科学管理电力系统的工作参数，合理控制投入的具体电压互感器数量，有效躲谐振范围。一定要合理变化投入的相应补偿电容器数量，而且要在确保满足电力系统中功率因数有关需求的基础上，能够合理变化电力系统相应容性参数，进而有效躲避谐振区。另外，有效运用空载线路，通过变化电力系统感性或者是容性参数，再或是进行倒闸操作过程中，有效避免出现谐振，都可以加强变电站电力系统的安全与可靠运行。
结束语：
通过对一座110kV变电站改造后投入10kV电容器时异常现象和谐波测试数据，判断发生谐振，并分析了谐振发生的原因。本文针对这一事例提出了变电站谐振预防与处理，对变电站运行的可靠性与安全性具有一定的指导意义。
参考文献
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[2]周铁强，李佐汉.城前岭220kV变电站谐波治理的研究[J].电力建设,2003.
[3]杨鸣.铁磁谐振过电压非线性特性及其柔性抑制策略研究[D].重庆大学,2014,(3).
作者简介
陈刚（1974）,男,高级工程师,从事变电运行维护技术管理;
胡滨（1987）,男,助理工程师,从事变电运行维护技术管理.
论文作者:陈刚,胡滨,刘冻,周力
论文发表刊物:《电力设备》2016年第2期
论文发表时间:2016/5/21
标签：谐振论文; 电容器论文; 谐波论文; 电压互感器论文; 母线论文; 变电站论文; 现象论文; 《电力设备》2016年第2期论文;