Question

系统中发生的基频铁磁谐振过电压会带来哪些危害

Answer 1

电力系统出现铁磁谐振时，将出现超出额定电压几倍至几十倍的过电压和过电流，导致瓷绝缘放电，绝缘子、套管等的铁件出现电晕，电磁式电压 互感器一次熔断器熔断，严重时将损坏设备。
分频谐振对系统来说危害性相当大，在分频谐振电压和工频电压的作用下，PT铁芯磁密迅速饱和，激磁电流迅速增大，将使PT绕组严重过热而损坏（同一系统中所有PT均受到威胁），甚至引起母线故障造成大面积停电。
系统的中性点不接地系统，当系统遭到一定程度的冲击扰动，从而激发起铁磁共振现象。由于对地电容和互感器的参数不同，可能产生三种频率的共振：基波共振、高次谐波共振和分频谐波共振。各种共振的表现形式如下：
基波共振。系统二相对地电压升高，一相对地电压降低。中性点对地电压(可由互感器辅助绕组测得电压)略高于相电压，类似单相接地，或者是二相对地电压降低，一相对地电压升高，中性点有电压，以前者为常见。
分频谐波共振，三相电压同时升高，中性点有电压，这时电压互感器一次电流可达正常额定电流的30～50倍以致更高。中性点电压频率大多数低于1/2工频。
高次谐波共振，三相电压同时升高，中性点有较高电压，频率主要是三次谐波。
在正常运行条件下，励磁电感L1=L2=L3=L0，故各相对地导纳Y1=Y2=Y3=Y0，三相对地负荷是平衡的，电网的中性点处于零电位，即不发生位移现象。
但是，当电网发生冲击扰动时，如开关突然合闸，或线路中发生瞬间弧光接地现象等，都可能使一相或两相对地电压瞬间升高。如果由于扰动导致A相对地电压瞬间升高，这使得A相互感器的励磁电流突然增大而发生饱和，其等值励磁电感L1相应减小，以致Y1≠Y0，这样，三相对地负荷变成不平衡了，中性点就发生位移电压。如果有关参数配合得当，对地三相回路中的自振频率接近于电源频率，这就产生了严重的串联谐振现象，中性点的位移电压(零序电压)急剧上升。
三相导线的对地电压UA、UB、UC等于各相电源电势与移位电压的向量和，当移位电压较低时向量迭加的结果可能使一相对地电压升高，另外两相则降低；也可能使两相对地电压升高，另一相降低。一般以后者为常见，这就是基波谐振的表现形式。
电压互感器的一组二次侧绕组往往接成开口三角形式，当线路发生单相接地时，电力网的零序电压(即中性点位移电压)就按比例关系感应至开口三角绕组的两端，使信号装置发出接地指示。显然在发生上述铁磁谐振现象时，位移电压同样会反映至开口三角绕组的两端，从而发生虚幻接地信号，造成值班人员的错觉。
由模拟试验中得出，分次谐波谐振时过电压并不高，而电压互感器电流极大，可达额定电流的30～50倍，所以常常使电压互感器因过热而爆炸。基波谐振时过电流并不大，而过电压较高。高次谐波谐振时，一般电流不大，过电压很高，经常使设备绝缘损坏。
三次谐波电压的产生可以认为是由电压互感器的激磁饱和所引起的。如中性点绝缘的电源对三相非线性电感供电。由于未构成三次谐波电流的通路，故各相中出现三次谐波电压，并在辅助绕组开口三角处产生各相三次谐波电压合成电压。当不大的对地电容与互感器并联形成振荡回路，其振荡回路的固有频率为适当数值时将引起甚高的三次谐波过电压。三次谐波共振的发生，需要足够高的运行电压，因为电压低时互感器饱和甚微，它所含的三次谐波将极校基频情况下的电压升高，是因为随铁心电感饱和程度不同，合成导纳可能呈电容性或电感性。回路中电流变化时，合成导纳的数值和相位将显著变化，显然随三相线路各相中电压电流数值不同，各相合成导纳的数值和相位差别将很大，因而引起中性点位移，并使某些相电压升高。
在分次谐波谐振时，三相电压同时升高；在基波谐振时，两相电压升高，一相电压降低；在三次谐波谐振时三相电压同时升高。
为了消除这种谐波过电压，在中性点非直接接地的系统中，可采取下列措施：
1选用励磁特性较好的电磁式电压互感器或只使用电容式电压互感器。
2在电磁式电压互感器的开口三角形中，加装R≤0.4Xm的电阻(Xm为互感器在线电压下单相换算到辅助绕组的励磁电抗)，或当中性点位移电压超过一定值时，用零序电压继电器将电阻投入1min，然后再自动切除。
3在选择消弧线圈安装位置时，应尽量避免电力网的一部分失去消弧线圈运行的可能。
4采取临时的倒闸措施，如投入事先规定的某些线路或设备等。
5中性点瞬间改为电阻接地。
我局在刘家岭、茶山坳、松柏变电站电磁式电压互感器的二次开口三角线圈两侧加装了灯泡，用以消除电感、电容中的交换能量，破坏谐振的条件，达到了消除铁磁谐振的目的。