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微机消谐装置在变电站的应用

摘要：铁磁谐振过电压是电力系统中常见现象，通过分析铁磁谐振过电压的产生原因及危害，论述了MES98型微机消谐装置在潘家口变电站的应用情况。

关键词：铁磁谐振过电压；微机消谐装置；应用

电力系统包含许多电感、电容元件（如变压器、互感器、发电机等电感，输电线路的对地及相间电容及各种高压设备的电容等），它们的组合可以构成一系列不同自振频率的振荡回路，在开关操作或发生故障时，某些振荡回路就有可能与外加电源产生谐振现象，导致电力系统中的某些元件上出现严重的谐振过电压。
过电压有多种形式，现主要论述铁磁谐振过电压的产生及危害和消除方法。

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1铁磁谐振过电压原因


电力系统振荡回路中，往往由于变压器、电压互感器、消弧线圈等铁芯电感的磁路饱和作用而激发起持续性高幅值的铁磁谐振过电压。
铁磁谐振可以是基波谐振、高次谐波谐振，也可以是分次谐波谐振，其表现形式为对地电压升高，或以低频摆动，引起绝缘闪络或避雷器爆炸。
在中性点不接地系统中，为了监视三相对地电压，发电厂、变电站母线上常接有Y0接线的电磁式电压互感器，于是，网络参数除了电力设备和导线的对地电容C0之外，还有电压互感器的励磁电感L，正常运行时，电压互感器的励磁阻抗是很大的，所以网络对地阻抗是容性，三相基本平衡，电网中性点的位移电压很小，但电力系统出现某些扰动，与电压互感器三相电感饱和程度不同时，可能激发引起谐振过电压。
由于雷击或其它原因，线路瞬间单相接地，使健全相电压突然升至线电压，而故障相在接地消失时又可能有电压的突然上升，在这些暂态中也会有很大涌流；传递过电压，如高压绕组发生单相接地，低压侧有传递过电压使电压互感器铁芯饱和等。
由于电压互感器三相电感饱和程度不同，会出现互感器的一相或两相电压升高，也可能三相电压同时升高，与此同时电源变压器组电势EA、EB、EC则保持不变，它们是由发电机正序电势决定的，因而整个电网对地电压的变动表现为电源中性点“0”的位移，所以这种过电压现象称为电网中性点的位移现象。

 

图1所示，中性点位移后的相量图，中性点位移电压为E0。在此情况下，IA+IB+IC=0，三相电路平衡。互感器两相（B、C相）饱和呈感性阻抗，A相电压低呈容性阻抗，两相对地电压（饱和相UB、UC）升高，一相（非饱和相UA）降低，这与系统内出现单相接地时的现象相仿，但实际上并不是单相接地，所以称为虚幻接地现象。显然，中性点位移电压E0愈高，相对地电压也愈高。


2铁磁谐振过电压的危害


由于谐振过电压经常发生互感器喷油冒烟，高压保险丝熔断等异常现象，或引起接地指示的误动作，产生烧毁互感器和爆炸等。有些变电站的事故与谐振过电压有着直接的关系，在事故开始由于某种原因激发引起谐振过电压，由于设备绝缘水平低，造成绝缘闪络，弧光使相间短路，如果没有可靠直流电源，开关拒跳，使事故进一步扩大而致全部烧毁。

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3应用


为了限制和消除这种铁磁谐振过电压，通常有三种方法。
1）选用励磁特性较好的电压互感器或改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绕组中加装阻尼电阻R≤0.4XT（XT为互感器在额定线电压作用下，换算到低压侧的单相绕组励磁感抗），可以消除各种谐波的过电压。
3）在母线上加装一定的对地电容，谐振也可消除。
在以上三种措施中，主要采用第二种措施，即在电磁式电压互感器的开口三角加阻尼电阻。此阻尼电阻的加入靠微机电力谐振诊断消除装置自动控制完成。
为消除铁磁谐振过电压，传统的解决方法是在互感器开口三角绕组上串灯泡或电阻进行衰减，这种方法不能从根本上解决问题，而且作用极不明显。该装置采用8098单片微机和智能化的软件技术，进行铁磁谐振的诊断，可区分出谐振、过电压、单相接地，对各种频率的谐振可迅速消除，并发出信号。
该装置采用8098单片微机作为核心，对VT开口三角绕组电压（即零序电压）进行循环检测，在正常工况下，该电压为零，装置内大功率消谐元件处于阻断状态，本装置CPU启动，对电压互感器开口三角电压进行数据采集，通过数字测量，消除信号干扰，提高可信度等数字信号处理技术，然后对数据进行分析、计算，诊断当前的故障工况，如果是某种频率的铁磁谐振，CPU启动消谐电路，使铁磁谐振在强大的阻尼下迅速消失，同时装置给出指示。如果是过电压或单相接地，CPU作诊断后，装置分别给出指示和报警。zui后CPU返回初始化状态，并继续检测开口三角电压。

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4.微机消谐装置应用后效果


自从该装置1995年10月投入以来，经历了各种运行条件的检验，如数次接地故障运行、雷电侵入的冲击、空载运行、冲击合闸运行，均没有这种电压现象，并且正确指示出各种故障的性质，正确动作率达到100%，因此效果良好。


5.结束语


电力系统的铁磁谐振过电压虽然是一种普通现象，它给电力系统的安全稳定运行带来了极大的危害，甚至造成严重后果，所以必须采取措施防止其发生和发展。如今高科技在电力系统中得到了广泛应用，特别是微机消谐装置的应用，*改变了传统消除铁磁谐振的方法，给电力系统的稳定运行提供了必要条件。