1、 厂用电源系统铁磁谐振产生原因及消谐方法分析肖立佳（华能鹤岗发电有限公司，黑龙江 鹤岗 154109）【摘要】 本文论述了厂用 6kv 电源系统电压互感器铁心饱和引起的工频位移过电压和铁磁谐振过电压的基本原理，结合现场实际情况，讨论了消除谐振的几种方法。 【关键词】 谐振 电压互感器 励磁电感 系统容抗 低频饱和电流 AUXILIARY ELECTRICSOURSE SYSITEM IRON-MAGNETISM SYNTONY OCCURREASON AND DISPELLING SYNTONY ANALYSIS Xiao Lijia (HuaNeng Hegang Power Generat
2、ion Co. Ltd，HeiLongJiang Hegang154109，China;)Abstract: It described the basic principle of 6kv auxilary electricsourse system powertransformer work-frequence displacement overvoltage and iron-magentism syntony overvoltage by ironcore saturation, discused some ways of dispelling syntony accordering p
3、lants thing。Key words: syntony ，powertransformer， execiteinductance，system-capacitive-impedance, lowfrequency saturatecurrent0 引言华能鹤岗发电有限责任公司厂用 6Kv 电源系统自投运以来，曾多次发生由于电压互感器铁心饱和而引起工频位移过电压和铁磁谐振过电压，造成电压互感器高压保险熔断，甚至使电压互感器烧损的现象，下面对厂用 6Kv 电源系统谐振产生原因及消谐方法作具体分析。1 谐振发生的原因分析：1.1 电压互感器本身存在问题引起谐振：华能鹤岗发电有限公司 厂用 6K
4、v 电源系统为中性点不接地系统，但其电压互感器高压侧中性点是接地的，且电压互感器的铁心电感的起始值和等值电容组成的自振频率小于并接近于共振频率，因此电路中的电感减少或等于等值电容增大，都能引起共振，产生铁磁谐振过电压，由于铁磁谐振过电压的表现形式可能为单相,两相或三相对地电压升高或以低频摆动，或产生高值零序电压，从而出现虚接地现象，鹤岗发电有限公司厂用 6KV 电源系统发生的谐振就是这种现象。1.2 厂用电源系统中 6kv 公用段负荷性质问题引起谐振：6Kv 公用段负荷中的燃料类电机（胶带机电机、碎煤机电机） 、灰渣泵电机是频繁启停的设备，操作与切换频繁，工作条件恶劣，容易造成单相接地、单相断
5、线等事故，易引发谐振。6Kv 公用段负荷的燃料类电机、灰渣泵电机、水源线路、灰场线路及输煤变压器、检修变压器、化学变压器等，负荷远，电缆长，使母线及其有电联系的系统的等值电容增大（主要是电缆、线路的对地电容） ，为谐振创造了条件。图 1 为厂用 6Kv 电源系统 C 相接地状态的等值电路图，图 1 中 EAEBEC 为三相对称电源电势，LALBLC 为电压互感器三相对地励磁电感，C0 为三相导线的对地电容，当厂用电远系统的某一负荷 C 相接地时，故障点就会流过电容电流，未接地相（A、B）的电压升高到线电压，其对地电容 C0 上充以与线电压相应的电荷，在接地故障瞬间，此电荷产生的电容电流以接地点
6、为通路，在电源导线大地间流通，由于电压互感器的励磁阻抗很大，其中流过的电流很小，一旦接地故障消失，这时电流通路就会被切断，而非故障相必须由线电压瞬间恢复到正常相电压水平。但是，由于接地故障已断开，非接地相在接地瞬间已经充电至线电压下的电荷，就只有通过电压互感器的高压绕组，经其原来接地的中性点进入大地。在这一瞬变过程中，电压互感器高压绕组中将会流过一个幅值很高的低频饱和电流，使电压互感器饱和。由于电压互感器为铁心线圈，且与电容并联构成因参数配合而可能产生铁磁谐振的电路，在 C 相接地瞬间，使电容和电感电流增加，加上铁心饱和，使总失踪电流增大很多，引起共振，这种并联电路发生电流铁磁谐振时，电压互感
7、器的一次侧线圈的电流会增大十几倍，当其电流值达到电压互感器高压保险熔断值时，就会使高压保险熔断，当其电流未达到电压互感器高压保险熔断值时，由于长时间过电流的作用，就会使电压互感器烧毁。2 消除谐振方法分析：由上面分析可知，铁磁谐振发生的原因为是由于系统中的 CL 参数达到谐振条件所致，如果能改变系统参数，就能抑制谐振的持续甚至防止谐振的发生，为此可采用以下几种方法消除振：2.1 电压互感器次级的开口三角形绕组两端接消谐装置或接一个阻尼电阻，阻值小于0.45X (X 是电压互感器归算到低压侧的工频激磁感抗)，也可接一个 60100W 灯泡消谐：对于电压互感器饱和过电压，通常是在电压互感器的二次侧
8、三角形绕组两端接入阻尼电阻 R0，相当于在电压互感器高压侧 Y0 并联一个电阻，而这一电阻只有在系统有零序电压时才出现，正常运行时零序电压绕组所接 R0 不会消耗能量。 R0 值越小，在电压互感器在励磁电感 L 上并联电阻就越小，R0 小到一定值时，系统三相对地参数基本上是由等值电阻决定，这时由电压互感器饱和而引起电感的减少就不会明显引起电源中性点位移电压。当R0=0，即开口三角形绕组短接，则电压互感器电感值就会变成漏感，三相相等，电压互感器饱和过电压就不存在了。当 6Kv 电源系统发生单相接地时，电压互感器开口三角形绕组两端就会产生 100V 的工频零序电压，这样阻尼电阻的容量就要求足够大，
9、当阻尼电阻太小，一方面电阻本身可能因过热而烧坏，另一方面，当电压互感器因电流过大而烧损，所以鹤岗发电有限公司采用浪拜迪公司生产的 MES98 型微机电力谐振诊断消除装置，该装置采用80196 单片机为核心，对电压互感器开口三角绕组电压（即：零序电压）进行循环检测，在正常工况下，该电压为零，装置内的大功率消谐元件处于阻尼状态，对系统无任何影响，当系统处于故障工况，本装置 CPU 对电压互感器开口三角电压进行数据采集，通过数据测量，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，
10、同时装置给出指示，该装置消谐效果良好。2.2 电压互感器中性点接消谐电阻的消谐方法：采用电压互感器中性点装设 R0 电阻，既能抑制低频饱和电流，同时也能起到消除电压互感器饱和电压的作用，在单相故障消失时，低频饱和各电流经过电阻 R0 后进入大地，由于大部分压降加在电阻上，从而大大抑制了低频饱和电流，使电压互感器高压侧容丝不易熔断；同时由于在零序电压回路串联的这个电阻 R0，使电压互感器饱和过电压的大部分电压降落在电阻 R0 上，从而避免了铁心饱和，限制了电压互感器饱和过电压的发生，其等值电路如图 1 所示。 AEBC0L132PTR图 1 6kv C 相接地时电流的分布 R0 阻值的选择：R0
11、 的数值若选用太小，相当没有增加零序电阻，限制电压互感器饱和过电压的作用不大。从阻尼的角度来看电阻值越大越好，若 R0，既电压互感器高压侧绕组中性点变为绝缘了，电压互感器的电感量是不参与零序回路，也就不存在电压互感器饱和过电压。但R0 太大，当系统出现单相接地时，大部分零序电压降在电阻 R0 上，会使开口三角形电压太低（系统对地电压在电压互感器励磁绕组 LP 和 R0 间分压） ，影响接地指示灵敏度和保护装置正常动作，从大量的试验中得出厂用 6KV 电源系统 R0 可取 3050K。 2.3 在母线上接入一定大小的电容器（XC） ，使比值 XC/XL0.01，也可消除谐振。2.4 厂用 6KV
12、 公用电源系统负荷分布很不合理，检修变及燃料胶带机碎煤机电缆太长，中间接头多，且容易接地或断线，因此，改变负荷分布，达到改变其对地等值电容，也可消除谐振现象的发生。2.5 产品选型时，采用铁芯不易饱和、绝缘性能良好、伏安特性好的同一厂家的同一时期生产的电压互感器，或者接线时改变电压互感器的接线形式，对消除谐振现象也有帮助。 3 结论：在电压互感器开口三角绕组两端接微机电脑消谐装置能够抑制电压互感器饱和过电压，但它有一定局限性，无法抑制低频饱和电流，适用于电容不大系统；而在电压互感器绕组中性点接消谐电阻既能消除电压互感器饱和过电压，又能抑制低频饱和电流，防止高压侧容丝熔断，只要阻值选择适当，就不会影响电压互感器正常运行，适用于对地电容较大系统。所以在实际应用中，应根据系统实际情况，合理选择用一种或几种消谐方法，以达到最佳消谐效果，保证设备的正常运行。参考文献1 解广润 电力系统过电压 中国水利电力出版社 2000 年 5 月出版2 刘立毅 陈化钢 高电压技术 中国水利电力出版社 2001 年 1 月出版作者简介：肖立佳，男，1971、11，工程师，黑龙江省鹤岗发电有限责任公司工作，1995 年 7 月毕业于佳木斯工学院电气技术专业。联系电话：0468-3692864。电子信箱：。
