淺析電網諧振處理的方法
工業技術
作者：蔡麗娜 周建華 劉海濤
[摘要]中原油田電網多次發生諧振現象，產生較高的過電壓，有的造成設備損壞，甚至引發電網的停電事故。為了使變電站和調度值班人員對諧振過電壓現象有一個較為理性的認識，提高值班人員對諧振現象的判斷和處理能力，預防並降低諧振過電壓的幅值及縮短其存在的時間，減少對電網的損害，本文根據自己的運行經驗，並從其產生的基理、現象以及判斷、處理方法方麵進行了一些探討。
[關鍵詞]諧振過電壓基波措施
中圖分類號：TM862文獻標識碼：A文章編號：1009-914X（2014）35-0089-01
電力係統運行的可靠性，在很大的程度上取決於設備絕緣水平及其工作狀況。其絕緣除了受到正常工作電壓作用外，還將承受各種各樣的過電壓。引起電網過電壓的原因很多，主要可分為諧振過電壓、操作過電壓和雷電過電壓；其中諧振過電壓在正常運行操作中出現比較頻繁，其危害性較大。運行經驗表明，中低壓電網中過電壓事故大多數都是由諧振過電壓所引起的。盡管在設計施工時，人們采取了種種措施用以限製各種諧振過電壓的產生，以減少諧振過電壓對電網造成的危害。但是各種諧振過電壓依然時時出現，對電力係統的安全可靠運行構成了威協。為了使變電站運行人員及電力調度值班人員對電網諧振有一個較深刻的了解，提高對諧振現象判斷處理能力，本文針對幾種常見的諧振從其產生的機理及處理方法上來闡述一下個人的見解。
一、諧振
在電力係統中包含有很多電感元件和電容元件（如變壓器、互感器等的電感，輸電線路的對地及相間電容等），它們的組合可以構成一係列不同自振頻率的振蕩回路，因此，在開關操作或發生故障時，電力係統中的某些振蕩頻率回路就有可能與外加電源產生諧振現象，導致在係統中的某些部分（或元件）上出現嚴重的諧振過電壓。
通常認為係統中的電阻和電容元件為線性參數，電感元件則一般有三類不同的特性參數。對應三種電感參數，在一定的電容參數和其它條件的配合下，可能產生三種不同性質的諧振現象。
1、線性諧振：電感參數為常數，電感值不隨元件上的電壓或電流的變化而變化。
2、鐵磁諧振：電感元件因帶有鐵芯會產生飽和現象，電感參數不再是常數，而是隨著電流或磁通的變化而變化。
3、參數諧振：電感參數在外力的影響下發生周期性變化。
二、鐵磁諧振發生機理分析
鐵磁諧振是諧振過電壓中最常見的，也是最難以預防的。鐵磁諧振又分為鐵磁電壓諧振（串聯諧振）和鐵磁電流諧振（並聯諧振），兩種諧振以鐵磁電壓諧振較為常見。下麵以鐵磁電壓諧振為例，分析鐵磁諧振發生的機理。
電阻R、電容C和鐵芯電感L的串聯電路。設在正常運行條件下初始感抗大於容抗，電路中電壓與電流的相量圖。設電流是正弦的，並以為參考相量。L和C分別為L和C上的電壓。當略去鐵損而把線圈的電感用等效電感代替，其等效正弦電壓相量即L比超前90°。當鐵芯線圈用等效的非線性電感表示時，其伏安特性與鐵磁物質的磁化曲線相似，電容上的電壓UC=I/ωC與電流的關係為一直線關係.
在電源電壓E一定的條件下，電路出現a、b、c三個平衡點，其中b點是不穩定的。在b點時，回路中電流有任何微小擾動，都會使其傾向a或c兩個穩定點中的一個，故b點不成為回路的實際工作點。回路工作在a點時，UL>UC，整個回路為感性，電感和電容上電壓都不高，電流也不大，處於非諧振狀態。當工作在c點時，UC>UL，回路呈容性，電流增大，電容和電感都出現較高的過電壓，此時回路處於諧振狀態。
三、幾種常見的鐵磁諧振
1、斷線諧振
所謂斷線泛指導線斷落、開關的不同期切合和熔斷器的一相或二相熔斷。當電網中出現斷線諧振過電壓時，係統的中性點將出現位移、負載變壓器的相序反傾、虛幻接地、繞組鐵芯發出異常響聲和導線出現電暈聲。在嚴重情況下，甚至瓷瓶閃絡，避雷器爆炸和損壞電氣設備。
2、傳遞過電壓
當電網中發生不對稱接地或斷路器的不同期操作時，中性點位移電壓將顯著增大，通過靜電耦合和電磁耦合，能在相鄰的輸電線路中感應出瞬間的或持續性的傳遞過電壓；同樣，變壓器高壓繞組側的零序電壓通過繞組間的雜散電容傳遞至低壓側，危及後者的電氣絕緣。如果低壓側接有鐵芯電感元件（消弧線圈、空載變壓器或電壓互感器等），在不利的參數配合下，則有可能產生鐵磁諧振過電壓。