浅析中性点不接地系统中的铁磁谐振
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摘要: 本文主要论述了中性点不接地系统中的铁磁谐振产生的主要原因、发生谐振时的现象、危害以及消除谐振的方法
关键词:铁磁谐振中性点不接地系统电压互感器
Abstract: this paper discusses the non-ground neutral system of the main causes of the TV ferro-resonance in resonance, the phenomenon, the harm and the method of eliminating resonance
Keywords: ferroresonance non-ground neutral system voltage transformer is presented
中图分类号：O482.52+3文献标识码：A文章编号：
前 言
近年由于乌海地区电网的快速发展，使得整个网络变得更加复杂、灵活、坚强。但是随着电网结构的较大变化（如中低压电网的扩大，出线回路数增多、线路增长，电缆线路的逐渐增多，中低压电网对地电容电流亦大幅度增加等），铁磁谐振现象时有发生，由于谐振时会产生过电压，给电网安全造成了积大的威胁，甚至还会诱发产生更为严重的电力系统事故。
一、概述
铁磁谐振是电力系统自激振荡的一种形式，是由于变压器、电压互感器等铁磁电感的饱和作用引起的持续性、高幅值谐振过电压现象。
在小电流接地系统中,由于对地容抗与电磁式电压互感器励磁感抗的不利组合,在系统电压大扰动（如遭雷击、单相接地故障消失过程以及开关操作等）作用的激发下产生铁磁谐振现象。
二、铁磁谐振的分类
1、基波谐振：一相对地电压降低，另两相对地电压升高超过线电压；或两相电压降低、一相电压升高超过线电压、有接地信号发出
2、分次谐振：三相对地电压同时升高、低频变动
3、高次谐振：三相对地电压同时升高超过线电压
三、电力系统铁磁谐振产生条件
下列几种激发条件可以造成铁磁谐振：
a. 电压互感器的突然投入；
b. 线路发生单相接地；
c. 系统运行方式的突然改变或电气设备的投切；
d. 系统负荷发生较大的波动；
e. 电网频率的波动；
f. 负荷的不平衡变化等。
电压互感器的铁磁谐振必须由工频电源供给能量才能维持下去如果抑制或消耗这部分能量，铁磁谐振就可以抑制或消除。在我国6―10KV 配电网内，发生互感器引起的谐振过电压情况甚为频繁，每到雷雨季节，熔断电压互感器保险的情况频繁发生。
四、 中性点不接地系统铁磁谐振产生的原因
中性点不接地系统中，为了监视绝缘，发电厂、变电所的母线上通常接有Yo接线的电磁式电压互感器，由于接有Yo接线的电压互感器，网络对地参数除了电力导线和设备的对地电容Co外，还有互感器的励磁电感L，由于系统中性点不接地，Yo接线的电磁式电压互感器的高压绕组，就成为系统三相对地的唯一金属通道。正常运行时，三相基本平衡，中性点的位移电压很小。但在某些切换操作如断路器合闸或接地故障消失后，由于三相互感器在扰动后电感饱和程度不一样而形成对地电阻不平衡，它与线路对地电容形成谐振回路，可能激发起铁磁谐振过电压。电压互感器铁心饱和引起的铁磁谐振过电压是中性点不接地系统中最常见和造成事故最多的一种内部过电压。在实际运行设备中，由于中性点不接地电网中设备绝缘低，线树矛盾以及绝缘子闪烙等单相接地故障相对频繁，一般说来，单相接地故障是铁磁谐振最常见的一种激发方式。
五、 铁磁谐振对电力系统安全运行的影响
1、中性点不接地系统中，随着中低压电网的扩大，出线回路数增多、线路增长，电缆线路的逐渐增多，中低压电网对地电容电流亦大幅度增加，单相接地时接地电弧不能自动熄灭必然产生电弧过电压，一般为3―5倍相电压甚至更高，致使电网中绝缘薄弱的地方放电击穿，并且在过电压的作用下极易造成第二点接地发展为相间短路造成设备损坏和停电事故，严重威胁电网安全运行。
2、在发生谐振时，电压互感器一次励磁电流急剧增大，使高压熔丝熔断。如果电流尚未达到熔丝的熔断值，但超过了电压互感器额定电流，长时间处于过电流状况下运行，必然造成电压互感器烧损。
3、谐振发生后电路由原来的感性状态转变为容性状态，电流基波相位发生180°反转，发生相位反倾现象，可导致逆序分量胜于正序分量，从而使小容量的异步电动机发生反转现象。
4、产生高零序电压分量，出现虚幻接地和不正确的接地指示。
六 、中性点不接地系统常用的消谐方法及优缺点
1. 采用励磁特性较好的电压互感器
电压互感器选型时尽量采用采用励磁特性较好的电压互感器。若电压互感器伏安特性非常好，电压互感器有可能在一般的过电压下还不会进入较深的饱和区，从而不易构成参数匹配而出现谐振。但电压互感器的励磁特性越好，产生电压互感器谐振的电容参数范围就越小。虽可降低谐振发生的概率, 但一旦发生,过电压、过电流更大。
2. 在母线上装设中性点接地的三相星形电容器组，增加对地电容这种方法，当增大各相对地电容Co，使XCo/XL＜0.01时(谐振区为小于0.01或大于3)回路参数超出谐振的范围，可防止谐振。
3. 电流互感器高压侧中性点经电阻接地，由于系统中性点不接地，Yo接线的电磁式电压互感器的高压绕组，就成为系统三相对地的唯一金属通道。当系统某相接地时，该相直接与地接通，另两相对地也有电源电路（如主变绕组）成为良好的金属通道。因此在接地时的三相对地电容的充放电过程的通道，不会走电压互感器高压绕组，发生接地时电压互感器高压绕组中不会产生涌流，因为已有某相固定在地电位，也就不会发生铁磁谐振。在接地消失的过程中，固定的地电位已消失，三相对地的金属通道已无其他路可走，只有走电压互感器高压绕组，即此时三相对地电容（零序电容）3Co中存储的电荷，对三相电压互感器高压绕组电感L/3放电，相当一个直流源作用在带有铁芯的电感线圈上，铁芯会深度饱和。对于接地相来说，更是相当一个空载变压器突然合闸，叠加出更大的暂态涌流。在高压绕组中性点安装电阻器Ro后，能够分担加在电压互感器两端的电压，从而能限制电压互感器中的电流，特别是限制断续弧光接地时流过电压互感器的高幅值电流，将高压绕组中的涌流抑制在很小的水平，相当于改善电压互感器的伏安特性，
4. 电压互感器一次侧中性点经零序电压互感器接地，称为抗谐振电压互感器，原理是提高电压互感器的零序励磁特性，从而提高电压互感器的抗烧毁能力，电压互感器中性点仍承受较高电压，且电压互感器在谐振时虽可能不损坏，但谐振依然存在。
5 .电压互感器二次侧开三角绕组接阻尼电阻，在三相电压互感器一次侧中性点串接单相电压互感器或在电压互感器二次开口三角处接入阻尼电阻，用于消耗电源供给谐振的能量，能够抑制铁磁谐振过电压，其电阻值越小，越能抑制谐振的发生。这类消谐措施对非谐振区域内流过电压互感器的大电流不起限制作用
6.中性点经消弧线圈接地有以下优点：瞬间单相接地故障可经消弧线圈动作消除;永久单相接地故障时消弧线圈动作可维持系统运行一定时间，可以使运行部门有足够的时间启动备用电源或转移负荷，不至于造成被动；系统单相接地时消弧线圈动作可有效避免电弧接地过电压，对全网电力设备起保护作用；由于瞬时接地故障等可由消弧线圈自动消除，因此减少了保护错误动作的概率；系统中性点经消弧线圈接地可有效抑制单相接地电流。
参 考 文 献
1、李坚，电网运行及调度技术，中国电力出版社，2004
2、万千云、梁惠盈、齐立新、万英，电力系统运行实用技术，中国电力出版社，2005
3、钱振华，电气设备倒闸操作技术，中国电力出版社，2004
4、张滨生，变电运行与检修，中国电力出版社，2003
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