鐵磁諧振

相似特征

鐵磁諧振和單相接地、斷線故障都會(huì)使經(jīng)消弧線圈接地的主變壓器中性點(diǎn)電壓發(fā)生嚴(yán)重偏移；在調(diào)度端都會(huì)出現(xiàn)中性點(diǎn)零序電壓越限報(bào)警信號(hào)，如66kVⅡ段母線接地或諧振、66kVⅡ段母線越限等；故障母線三相電壓出現(xiàn)明顯不平衡，如其中有兩相電壓升高、一相電壓降低；多間隔的保護(hù)裝置發(fā)出告警信號(hào)，如7831RCS9612A 裝置報(bào)警、保護(hù)屏CSC－166裝置告警等；消弧線圈出現(xiàn)頻繁動(dòng)作信號(hào)，如主變壓器風(fēng)冷消弧線圈直流短接、交流短接、1號(hào)66kV 消弧線圈控制器外部故障等。如果不注意區(qū)別故障母線和相鄰母線的三相電壓和零序電壓的大小和上述告警信號(hào)出現(xiàn)的規(guī)律，這些現(xiàn)象容易導(dǎo)致調(diào)控員將諧振誤判為接地或者斷線。

告警信號(hào)出現(xiàn)的不同規(guī)律

在中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中，單相接地不會(huì)導(dǎo)致保護(hù)出口跳閘來(lái)切除故障，因此也不會(huì)出現(xiàn)重合閘動(dòng)作信號(hào)，并且由于消弧線圈的補(bǔ)償作用，較小的短路電流不至于燒損導(dǎo)線或電纜而發(fā)展為斷線故障。按照調(diào)度規(guī)程的要求，單相接地故障可有2h的處理時(shí)間。雖然弧光接地所引起的過(guò)電壓可能導(dǎo)致消弧線圈與接地點(diǎn)電容形成串聯(lián)諧振 。

調(diào)控員平時(shí)應(yīng)關(guān)注重合成功后故障線路三相不平衡情況和小電流接地系統(tǒng)中各條母線，及時(shí)消除斷線故障和調(diào)整嚴(yán)重三相不均衡的線路。當(dāng)越限報(bào)警信號(hào)發(fā)生時(shí)，調(diào)控員應(yīng)該進(jìn)行如下操作。

1）觀察相應(yīng)主變中性點(diǎn)上的消弧線圈動(dòng)作信息和該母線上所有間隔保護(hù)裝置的異常報(bào)警信號(hào)，用1s時(shí)間來(lái)辨別事故的真?zhèn)?，若發(fā)生單相接地、斷線、諧振事故，這些告警信號(hào)應(yīng)伴隨出現(xiàn)。

2）用5s時(shí)間觀察故障母線的三相電壓并判斷該母線上若干線路的有功值相對(duì)于其電流值是否正常，以排除電壓互感器故障的可能性。

3）用10s時(shí)間根據(jù)故障母線三相電壓的實(shí)時(shí)顯示值判斷是否為諧振事故，依據(jù)為其中一相電壓略升高或降低，另兩相降低為0或升高至1.2倍線電壓，且恒定無(wú)波動(dòng)；或經(jīng)主變壓器高壓側(cè)相連分列運(yùn)行的低壓相鄰母線的三相電壓出現(xiàn)明顯三相不平衡。出現(xiàn)以上2種特征中的任意1種即為諧振事故。如果由于遙測(cè)數(shù)據(jù)缺失等原因?qū)е聼o(wú)法觀察到上述特征，調(diào)控員可繼續(xù)用5～10min時(shí)間進(jìn)行單相接地、斷線等故障的判斷和排查，同時(shí)觀察越限報(bào)警和大量保護(hù)裝置的異常報(bào)警“動(dòng)作/復(fù)歸”信號(hào)是否多次成對(duì)出現(xiàn)，出現(xiàn)2次及以上即可判定為諧振事故。

雖然鐵磁諧振在國(guó)內(nèi)外已有很多研究成果，在電網(wǎng)運(yùn)行中也采取了許多消諧措施，但小電流接地系統(tǒng)的鐵磁諧振事故卻依然頻繁發(fā)生。當(dāng)調(diào)控員誤將鐵磁諧振當(dāng)成接地或斷線故障進(jìn)行排查而延遲事故處理時(shí)，一次設(shè)備往往會(huì)發(fā)生嚴(yán)重?fù)p壞 。

1、諧振回路中鐵心電感為非線性的，電感量隨電流增大、鐵心飽和而趨于平穩(wěn)；

2、鐵磁諧振需要一定的激發(fā)條件，使電壓、電流幅值從正常工作狀態(tài)轉(zhuǎn)移到諧振狀態(tài)。如電源電壓暫時(shí)升高、系統(tǒng)受到較強(qiáng)烈的電流沖擊等；

3、鐵磁諧振存在自保持現(xiàn)象。激發(fā)因素消失后，鐵磁諧振過(guò)電壓仍然可以繼續(xù)長(zhǎng)期存在；

4、鐵磁諧振過(guò)電壓一般不會(huì)非常高，過(guò)電壓幅值主要取決于鐵心電感的飽和程度。

隨著國(guó)家電網(wǎng)公司對(duì)調(diào)度自動(dòng)化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)綜合整治工作的深入進(jìn)行，調(diào)控中心所匯集的電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控信息的準(zhǔn)確性、可靠性、實(shí)時(shí)性、全面性得到大幅提高，這為調(diào)控員快速識(shí)別、分析、處理各類電網(wǎng)異常、故障、事故提供了更廣的視角。通過(guò)實(shí)踐證明：利用越限報(bào)警、保護(hù)裝置告警、消弧線圈動(dòng)作信息、故障母線及其相鄰母線的三相電壓和電壓幅值的綜合判據(jù)能夠快速地辨識(shí)出鐵磁諧振，為調(diào)控員及時(shí)正確處理諧振事故，防止損失擴(kuò)大贏得了寶貴的時(shí)間 。2100433B

鐵磁諧振電路形式及象征

（1）基波諧振： 一相對(duì)地電壓降低，另兩相對(duì)地電壓升高超過(guò)線電壓；或兩相電壓降低、一相電壓升高超過(guò)線電壓、有接地信號(hào)發(fā)出 ；

（2）分次諧波： 三相對(duì)地電壓同時(shí)升高、低頻變動(dòng)；

（3）高次諧波： 三相對(duì)地電壓同時(shí)升高超過(guò)線電壓。

鐵磁諧振電路現(xiàn)象

線電壓升高、表計(jì)擺動(dòng)，電壓互感器開(kāi)口三角形電壓超過(guò)100V。

鐵磁諧振是電力系統(tǒng)自激振蕩的一種形式，是由于變壓器、電壓互感器等鐵磁電感的飽和作用連續(xù)性、高幅值諧振過(guò)電壓現(xiàn)象。其主要特點(diǎn)為：

（1）諧振回路中鐵心電感為非線性的，電感量隨電流增大、鐵心飽和而下降；

（2）鐵磁諧振需要一定的激發(fā)條件，使電壓、電流幅值從正常工作狀態(tài)轉(zhuǎn)移到諧振狀態(tài)。如電源電壓暫時(shí)升高、系統(tǒng)受到較強(qiáng)烈的電流沖擊等；

（3）鐵磁諧振存在自保持現(xiàn)象。激發(fā)因素消失后，鐵磁諧振過(guò)電壓仍然可以繼續(xù)長(zhǎng)期存在；

（4）鐵磁諧振過(guò)電壓一般不會(huì)非常高，過(guò)電壓幅值主要取決于鐵心電感的飽和程度。

電力系統(tǒng)中存在著許多儲(chǔ)能元件，當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行操作或發(fā)生故障時(shí)，變壓器、互感器等含鐵芯元件的非線性電感元件與系統(tǒng)中電容串聯(lián)可能引起鐵磁諧振，對(duì)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行構(gòu)成危害。在中性點(diǎn)不接地的非直接接地系統(tǒng)中，鐵磁式電壓互感器引起的鐵磁諧振過(guò)電壓是常見(jiàn)的，是造成事故較多的一種內(nèi)部過(guò)電壓。這種過(guò)電壓輕則使電壓互感器一次熔絲熔斷，重則燒毀電壓互感器，甚至炸毀瓷絕緣子及避雷器造成系統(tǒng)停運(yùn)。在一定的電源作用下會(huì)產(chǎn)生串聯(lián)諧振現(xiàn)象，導(dǎo)致系統(tǒng)中出現(xiàn)嚴(yán)重的諧振過(guò)電壓。

鐵磁諧振電路是由鐵心電感元件組成，如發(fā)電機(jī)、變壓器、電壓互感器、電抗器、消弧線圈等和和系統(tǒng)的電容元件，如輸電線路、電容補(bǔ)償器等形成共諧條件，激發(fā)持續(xù)的鐵磁諧振，使系統(tǒng)產(chǎn)生諧振過(guò)電壓。

電力系統(tǒng)的鐵磁諧振可分二大類：一類是在66kV及以下中性點(diǎn)絕緣的電網(wǎng)中，由于對(duì)地容抗與電磁式電壓互感器勵(lì)磁感抗的不利組合，在系統(tǒng)電壓大擾動(dòng)（如遭雷擊、單相接地故障消失過(guò)程以及開(kāi)關(guān)操作等）作用下而激發(fā)產(chǎn)生的鐵磁諧振現(xiàn)象；另一類是發(fā)生在220kV（或110kV）變電站空載母線上，當(dāng)用220kV、110kV帶斷口均壓電容的主開(kāi)關(guān)或母聯(lián)開(kāi)關(guān)對(duì)帶電磁式電壓互感器的空母線充電過(guò)程中，或切除（含保護(hù)整組傳動(dòng)聯(lián)跳）帶有電磁式電壓互感器的空母線時(shí)，操作暫態(tài)過(guò)程使連接在空母線上的電磁式電壓互感器組中的一相、兩相或三相激發(fā)產(chǎn)生的鐵磁諧振現(xiàn)象，即串聯(lián)諧振，簡(jiǎn)單地講就是由高壓斷路器電容與母線電壓互感器的電感耦合產(chǎn)生諧振由于諧振波僅局限于變電站空載母線范圍內(nèi)，也稱其為變電站空母線諧振。