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摘要：中性点不接地系统中，当发生铁磁谐振过电压，电压互感器铁心饱和，其绕组铁芯励磁电流急剧增大。当这种过电压发生，会出现虚幻接地现象，给电网的安全运行带来很大的安全隐患。空母线充电时产生的铁磁谐振就是中性点不接地系统中一种常见的谐振现象，因此有必要引起电网运行人员的重视。
关键词：中性点不接地系统 铁磁谐振 空母线充电
引言
在中性点不接地系统中，常常出现铁磁谐振现象。由于谐振会产生过电压，如不及时处理，可能损坏设备，甚至诱发严重的电力系统事故[1-2]。空母线充电时，电压互感器铁芯饱和引起的铁磁谐振是中性点不接地系统中常见的一种谐振方式。
1 案例
2015年11月25日9时25分，110kV A变电在设备启动过程中，当用1号主变中压侧301开关向35kV空母线充电时，立即引起35 kV母线三相电压不平衡，其三相电压分别为A：28.51kV、B：36.76kV、C：16.13kV，于此同时，A变电站控制室后台机发“母线接地告警”信号，35kV开关室内有周期性“嗡嗡”异常响声。运行人员经仔细检查，排除了母线单相接地的可能，判断为系统充电过程中产生的铁磁谐振，形成中性点位移电压，引起的虚幻接地现象。紧接着，运行人员迅速投入空载线路，电压恢复正常，谐振即刻消失。
2 铁磁谐振产生的原理
中性点不接地系统中电压互感器接入系统的接线图如图1所示。
当出现激发条件时，电压互感器中暂态励磁电流急剧增大，网络中性点出现零序电压 ，三相电压互感器中产生零序电流，经电源形成回路，简化等值电路如图2所示。
当Ln与3 C0在某频率下参数值匹配时， 得以流通，从而在3 C0上建立 ， 与各相电源电压叠加，产生过电压，维持电压互感器饱和，从而形成持续一段时间的铁磁谐振，出现电压表指示周期摆动现象或报出接地信号[3]。
3 铁磁谐振的防范
铁磁谐振产生的根本原因是有铁芯的电感线圈和有电容的电气设备组成一定的电路，且在特定条件下引起谐振。因此，在对母线充电前应充分考虑产生铁磁谐振的各种原因，随时做好防范措施。具体体现在以下两个方面：
3.1 设备方面
（1）采用励磁特性较好的电压互感器
由于铁磁谐振过电压是由于电磁式电压互感器电感过饱和引起的，所以降低铁芯的设计磁通密度，改善它的励磁特性，是最根本和有效的措施。
（2）接入阻尼电阻，消耗谐振能量
电压互感器二次侧开口三角绕组两端接入阻尼电阻或短接，用于消除电源供给谐振能量。谐振时，互感器高压绕组中将流过零序电流，在开口三角绕组两端要感应出零序电压。当接入阻尼电阻时，将流过感应零序电流，对高压绕组将产生去磁作用，抑制谐振。
（3） 改变网络参数，躲开谐振区
在变电所的母线上增加出线数，并加装中性点接地的三相星形电容器组，可以避免谐振的发生。
（4）装设消弧线圈
在中性点不接地系统中，装设消弧线圈，能够帮助瞬间接地电弧的熄灭。消弧线圈还能完全消除因电压互感器参数变化引起的电网铁磁谐振，
3.2人员素质
加强培训，提高调度、运行人员业务素质。在操作中，监控人员和运行人员应严密监视表计、信号动作情况，要能即时正确判断事故迹象并及时处理，了解系统发“单相接地信号”，谐振和单相接地时的区别。启动的指挥人员要密切注视启动间隔设备的运行情况，特别要注意相关的母线设备倒闸操作过程中对应的电压互感器运行声音及母线电压仪表的指示，一经发现谐振发生，即令运行人员采用相应操作措施。
3.3操作方式
母线充电前，事先投入某些线路或变压器等设备，以破坏谐振匹配的条件。或合闸充电前先断开母线电压互感器，相当于断开了谐振电感，待充电正常后再投入。
母线充电操作中，应事先做好事故预想，如出现谐振过电压现象，如电压互感器及母线回路声音异常、电压表指示不正常升高、接地故障告警等应立即采取相应措施，消除谐振。
母线充电后立即投入计划送电的线路或变压器等设备，这是尽快消除操作谐振过电压的直接有效的措施。
4 铁磁谐振的处理
当谐振发生时，严禁合上谐振激发电源的开关，以防止电压互感器爆炸；
当出现空母线谐振时，不宜拉开电压互感器的隔离刀闸，应考虑增大母线电容和并联电感。在可能的情况下，应优先考虑令现场值班人员合上空母线上的空载变压器或无源线路，以改变参数，消除谐振； 断开充电断路器，改变运行方式；投入母线上的线路，改变运行方式； 投入母线上的备用变压器或所用变压器；将TV开口三角侧短接； 投、切电容器或电抗器。
在确认谐振的情况下，可令现场值班大员拉开激发电源开关的电源侧闸刀，消除谐振；
用母联断路器向空母线充电时发生谐振，应立即拉开母联断路器使母线停电，以消除谐振；
送电时可采用线路及母线一起充电的方式或者对母线充电前退出电压互感器，充电正常后再投入。
5 结论
多年来，国内外很多专家学者对铁磁谐振做了大量研究。为防止电力系统发生铁磁谐振，杜绝铁磁谐振给电网带来的危害，本文分析了一起对空母线充电引起铁磁谐振的异常，并提出了多种预防与处理措施。
参考文献
[1]周志敏.变压器实用技术问答[M].北京:电子工业出版社,2004:168.
[2]傅旭,王锡凡,杜正春.电力系统电压稳定性研究现状及其展望[J].电力自动化设备,2005,25(2):1-9.
[3]解广润.电力系统过电压[M].北京:水利电力出版社,1985.
[4]周鹤良.电气工程师手册[M].北京:中国电力出版社,2008:103-104.
论文作者:吴璇,白玉东,王浩
论文发表刊物:《电力设备》2016年第4期
论文发表时间:2016/6/2
标签：谐振论文; 母线论文; 电压互感器论文; 过电压论文; 绕组论文; 电压论文; 系统论文; 《电力设备》2016年第4期论文;