鐵磁諧振

相似特征

鐵磁諧振和單相接地、斷線故障都會使經(jīng)消弧線圈接地的主變壓器中性點電壓發(fā)生嚴重偏移；在調(diào)度端都會出現(xiàn)中性點零序電壓越限報警信號，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；多間隔的保護裝置發(fā)出告警信號，如7831RCS9612A 裝置報警、保護屏CSC－166裝置告警等；消弧線圈出現(xiàn)頻繁動作信號，如主變壓器風冷消弧線圈直流短接、交流短接、1號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出現(xiàn)的規(guī)律，這些現(xiàn)象容易導致調(diào)控員將諧振誤判為接地或者斷線。

告警信號出現(xiàn)的不同規(guī)律

在中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中，單相接地不會導致保護出口跳閘來切除故障，因此也不會出現(xiàn)重合閘動作信號，并且由于消弧線圈的補償作用，較小的短路電流不至于燒損導線或電纜而發(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的處理時間。雖然弧光接地所引起的過電壓可能導致消弧線圈與接地點電容形成串聯(lián)諧振 。

調(diào)控員平時應關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，及時消除斷線故障和調(diào)整嚴重三相不均衡的線路。當越限報警信號發(fā)生時，調(diào)控員應該進行如下操作。

1）觀察相應主變中性點上的消弧線圈動作信息和該母線上所有間隔保護裝置的異常報警信號，用1s時間來辨別事故的真?zhèn)?，若發(fā)生單相接地、斷線、諧振事故，這些告警信號應伴隨出現(xiàn)。

2）用5s時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時間根據(jù)故障母線三相電壓的實時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，且恒定無波動；或經(jīng)主變壓器高壓側(cè)相連分列運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。如果由于遙測數(shù)據(jù)缺失等原因?qū)е聼o法觀察到上述特征，調(diào)控員可繼續(xù)用5～10min時間進行單相接地、斷線等故障的判斷和排查，同時觀察越限報警和大量保護裝置的異常報警“動作/復歸”信號是否多次成對出現(xiàn)，出現(xiàn)2次及以上即可判定為諧振事故。

雖然鐵磁諧振在國內(nèi)外已有很多研究成果，在電網(wǎng)運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。當調(diào)控員誤將鐵磁諧振當成接地或斷線故障進行排查而延遲事故處理時，一次設備往往會發(fā)生嚴重損壞 。

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)。如電源電壓暫時升高、系統(tǒng)受到較強烈的電流沖擊等；

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

4、鐵磁諧振過電壓一般不會非常高，過電壓幅值主要取決于鐵心電感的飽和程度。

隨著國家電網(wǎng)公司對調(diào)度自動化基礎數(shù)據(jù)綜合整治工作的深入進行，調(diào)控中心所匯集的電網(wǎng)運行監(jiān)控信息的準確性、可靠性、實時性、全面性得到大幅提高，這為調(diào)控員快速識別、分析、處理各類電網(wǎng)異常、故障、事故提供了更廣的視角。通過實踐證明：利用越限報警、保護裝置告警、消弧線圈動作信息、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)能夠快速地辨識出鐵磁諧振，為調(diào)控員及時正確處理諧振事故，防止損失擴大贏得了寶貴的時間 。2100433B

鐵磁諧振電路形式及象征

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

（2）分次諧波： 三相對地電壓同時升高、低頻變動；

（3）高次諧波： 三相對地電壓同時升高超過線電壓。

鐵磁諧振電路現(xiàn)象

線電壓升高、表計擺動，電壓互感器開口三角形電壓超過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、高幅值諧振過電壓現(xiàn)象。其主要特點為：

（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)。如電源電壓暫時升高、系統(tǒng)受到較強烈的電流沖擊等；

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

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

電力系統(tǒng)中存在著許多儲能元件，當系統(tǒng)進行操作或發(fā)生故障時，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，對電力系統(tǒng)安全運行構成危害。在中性點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電壓是常見的，是造成事故較多的一種內(nèi)部過電壓。這種過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。在一定的電源作用下會產(chǎn)生串聯(lián)諧振現(xiàn)象，導致系統(tǒng)中出現(xiàn)嚴重的諧振過電壓。

鐵磁諧振電路是由鐵心電感元件組成，如發(fā)電機、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及以下中性點絕緣的電網(wǎng)中，由于對地容抗與電磁式電壓互感器勵磁感抗的不利組合，在系統(tǒng)電壓大擾動（如遭雷擊、單相接地故障消失過程以及開關操作等）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，當用220kV、110kV帶斷口均壓電容的主開關或母聯(lián)開關對帶電磁式電壓互感器的空母線充電過程中，或切除（含保護整組傳動聯(lián)跳）帶有電磁式電壓互感器的空母線時，操作暫態(tài)過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。