摘要：目前在電力供電系統(tǒng)或者說(shuō)在電力供電電網(wǎng)上,過(guò)電壓現(xiàn)象非常普遍.如果沒(méi)有防范措施，隨時(shí)都可能發(fā)生。引起電網(wǎng)過(guò)電壓的原因很多：主要可分為諧振過(guò)電壓、操作過(guò)電壓和雷電過(guò)電壓，而諧振過(guò)電壓對(duì)電網(wǎng)造成危害極大，諸如造成電壓互感器熔絲熔斷、電壓互感器燒毀、電網(wǎng)設(shè)備絕緣損毀，甚至造成相間短路、保護(hù)裝置誤動(dòng)作等等，所以加強(qiáng)對(duì)其防治非常必要。
　　關(guān)鍵詞：電壓，諧振，危害，變壓器，自動(dòng)調(diào)諧
　　1.引言
　　2004年廣西桂東電網(wǎng)3.26電網(wǎng)過(guò)電事故導(dǎo)致了用戶運(yùn)行中的電器損壞，造成了一定的負(fù)面影響。所以過(guò)電壓一旦產(chǎn)生，往往造成的損失也是非常巨大的。多年來(lái)電力生產(chǎn)運(yùn)行的記載和事故分析表明，中低壓電網(wǎng)中過(guò)電壓事故大多數(shù)都是由諧振現(xiàn)象所引起的。由于諧振過(guò)電壓作用時(shí)間較長(zhǎng)，引起諧振現(xiàn)象的原因又很多，因此在選擇保護(hù)措施方面造成很大的困難。所以解決這一難題也是我們電力工作者的一個(gè)重大課題。
　　2.諧振過(guò)電壓
　　首先為了更好的解決諧振過(guò)電壓?jiǎn)栴},所以我們有必要了解諧振過(guò)電壓形成的原理。
　　因目前我國(guó)35kV系統(tǒng)為不接地系統(tǒng)，電網(wǎng)中存在大量星形接線的電壓互感器，其一次繞組直接接地，成為電網(wǎng)對(duì)地電容電流、高次諧波電流的充放電途徑，當(dāng)線路接地時(shí)，電壓互感器的鐵心線圈相當(dāng)于與非故障線路對(duì)接電容并聯(lián)，構(gòu)成了可能產(chǎn)生諧振的并聯(lián)電路，由于相對(duì)地電壓升高3-5倍，有可能使得電壓互感器的鐵心出現(xiàn)飽和或接近飽和，阻抗變小，電路中出現(xiàn)容抗和阻抗相等的情況，從而產(chǎn)生了并聯(lián)諧振，此時(shí)互感器一側(cè)的電流最大，這樣有可能使電壓互感器的高壓側(cè)熔斷件熔斷，或者燒壞電壓互感器，以及電纜爆炸。此種情況往往在變電站投產(chǎn)初期(線路出線回路少)不是很明顯，但隨著線路出線回路的增多(各回線路對(duì)地的等值電容量增大，容抗增大)出現(xiàn)諧振的情況較多。另外由于35kV系統(tǒng)為室內(nèi)開(kāi)關(guān)柜，35kVPT接地點(diǎn)多，一般為4個(gè)接地點(diǎn)，這也為發(fā)生諧振過(guò)電壓提供了條件。
　　3．抑制措施
　　為了盡可能地防止諧振過(guò)電壓的發(fā)生，在設(shè)計(jì)和操作電網(wǎng)設(shè)備時(shí)，應(yīng)進(jìn)行必要的估算和安排，以避免形成嚴(yán)重的串聯(lián)諧振回路，或采取適當(dāng)?shù)姆乐怪C振的措施。
　　(1)從電網(wǎng)的運(yùn)行實(shí)踐證明，中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，一方面由于電壓互感器鐵心飽和引起的鐵磁諧振過(guò)電壓比較多，盡管采取了不少限制諧振過(guò)電壓的措施，如消諧燈、消諧器、TV高壓中性點(diǎn)增設(shè)電阻或單只TV等，但始終沒(méi)有從根本上解決問(wèn)題。TV燒毀、熔絲熔斷仍不斷發(fā)生；另一方面，由于中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式的主要特點(diǎn)是單相接地后，允許維持一定的時(shí)間（一般為2h）不致于引起用戶斷電，但隨著中低壓電網(wǎng)的擴(kuò)大、出線回路數(shù)增多、線路增長(zhǎng)、中低壓電網(wǎng)對(duì)地電容電流亦大幅度增加，單相接地時(shí)接地電弧不能自動(dòng)熄滅必然產(chǎn)生電弧過(guò)電壓，一般為3-5倍相電壓甚至更高，致使電網(wǎng)中絕緣薄弱的地方放電擊穿，并會(huì)發(fā)展為相間短路進(jìn)而造成設(shè)備損壞和停電事故。而采用老式消弧線圈接地方式的系統(tǒng)由于結(jié)構(gòu)的限制，只能運(yùn)行在過(guò)補(bǔ)償狀態(tài)，不能處在全補(bǔ)償狀態(tài)，所以脫諧度整定的比較大，約在20%-30%，對(duì)弧光過(guò)電壓無(wú)抑制效果，并需要手動(dòng)調(diào)節(jié)分接頭，然而此時(shí)卻不能隨電網(wǎng)對(duì)地電容電流的變化及時(shí)將電壓調(diào)整到最佳的工作位置，影響功能發(fā)揮，也不適應(yīng)無(wú)人值守變電站的需要。因此，我們可以采用自動(dòng)調(diào)諧接地補(bǔ)償裝置，通過(guò)補(bǔ)償、全補(bǔ)和欠補(bǔ)的運(yùn)行方式，來(lái)較好地解決此類問(wèn)題。目前自動(dòng)調(diào)諧接地補(bǔ)償裝置主要是由五大部分組成：接地變壓器、電動(dòng)式消弧線圈、微機(jī)控制部分、阻尼電阻部分、中性點(diǎn)專用互感器和非線性電阻。接地變壓器是作為人工中性點(diǎn)接入消弧線圈。消弧線圈電流通過(guò)有載開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制，采用即時(shí)調(diào)節(jié)方式，即在正常運(yùn)行方式情況下，根據(jù)電網(wǎng)參數(shù)的變化而隨時(shí)調(diào)節(jié)消弧線圈的分接頭到最佳位置。自動(dòng)跟蹤和自動(dòng)調(diào)諧利用微機(jī)控制器實(shí)現(xiàn)。通過(guò)測(cè)量位移電壓為主和中性點(diǎn)電流與電壓之間的相位，能夠準(zhǔn)確的計(jì)算、判斷、發(fā)出指令自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，顯示有關(guān)參數(shù)，如電容電流、電感電流、殘流和位移電壓等，還能追憶、報(bào)警、自動(dòng)打印和信號(hào)發(fā)送，滿足無(wú)人值守變電站的需要。
　　(2)自動(dòng)調(diào)諧接地補(bǔ)償裝置能夠?qū)崿F(xiàn)全補(bǔ)償運(yùn)行或產(chǎn)生很小的脫諧度，主要是由于在消弧線圈的一次回路中串入了大功率的阻尼電阻，降低中性點(diǎn)諧振過(guò)電壓的幅值使之達(dá)到相電壓的5%-10%，因?yàn)槿绻��?dāng)系統(tǒng)的電容電流與消弧線圈工作電流相等時(shí)，即在諧振時(shí)中性點(diǎn)電壓限制在允許值以下，這樣就可實(shí)現(xiàn)全補(bǔ)償方式。接地時(shí)殘流很小，不會(huì)引起弧光過(guò)電壓。所以，可在消弧線圈的一次回路中串入大功率的阻尼電阻，增大阻尼率。消弧線圈的脫諧率與電壓及電網(wǎng)的阻尼率有關(guān)，當(dāng)電網(wǎng)形成后其不對(duì)稱電壓基本是個(gè)固定值，消弧線圈為保證在單相接地時(shí)有效地抑制弧光過(guò)電壓的產(chǎn)生，要求脫諧率達(dá)到5%以內(nèi)。那么只有改變阻尼率，才能改變位移電。.因此應(yīng)當(dāng)在消弧線圈回路串入電阻，保證阻尼率，控制中性點(diǎn)位移電壓。在低壓電網(wǎng)中由于中性點(diǎn)不對(duì)稱電壓很小，為提高測(cè)量精度，采用特制的中性點(diǎn)專用互感器，提高檢測(cè)靈敏度。非線性電阻的采用對(duì)欠補(bǔ)償下的斷線過(guò)電壓和傳遞過(guò)電壓都有明顯的抑制作用。消弧線圈接入系統(tǒng)必須要有電源中性點(diǎn)，在其中性點(diǎn)上接入消弧線圈。當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，流過(guò)變壓器的三相同方向的零序磁通，經(jīng)過(guò)油箱壁絕緣油及空氣等介質(zhì)形成的閉合回路，在油箱鐵心等處會(huì)產(chǎn)生附加的損耗，這種損耗是不均勻的，必然要形成局部過(guò)熱，進(jìn)而影響變壓器的正常運(yùn)行及其使用壽命。所以接入此類接地變壓器的消弧線圈的容量不應(yīng)超過(guò)變壓器容量的20%，為滿足消弧線圈接地補(bǔ)償?shù)男枰�，同時(shí)也滿足動(dòng)力與照明混合負(fù)載的需要，可采用Z型接線的變壓器即ZN連接的變壓器。由于變壓器高壓側(cè)采用Z型接線，每相繞組由兩段組成，并分別位于不同相的鐵心柱上，兩段線圈反極性相連，零序阻抗非常小，空載損耗低，變壓器容量可以100%被利用，并能夠調(diào)節(jié)電網(wǎng)的不對(duì)稱電壓，由此可見(jiàn),Z型接線的變壓器作為接地變壓器是一種比較好的選擇。目前新型消弧線圈大部分采用有載調(diào)匝調(diào)壓方式，調(diào)節(jié)分接頭數(shù)一般均大于9，加寬了調(diào)流范圍，.以便能夠達(dá)到最小的脫諧度，配有有載開(kāi)關(guān)并可以遠(yuǎn)方電動(dòng)或自動(dòng)操作，有載開(kāi)關(guān)在預(yù)調(diào)方式下工作，即正常調(diào)諧是在系統(tǒng)不接地狀態(tài)下切換，安全可靠。
　　(3)消弧線圈調(diào)諧是由微機(jī)控制器自動(dòng)控制的，調(diào)諧時(shí)消弧線圈不需退出運(yùn)行，克服了老式線圈的一些缺點(diǎn)。因此.建議目前需要改造的老式消弧線圈采用新型自動(dòng)調(diào)諧消弧線圈方式。自動(dòng)調(diào)諧接地補(bǔ)償裝置，是將變柜改造為變兼接地變柜，加裝開(kāi)關(guān)二組、電流互感器二組及相應(yīng)二次保護(hù)，接地變、消弧線圈為戶外布置。消弧線圈選用有載調(diào)匝調(diào)節(jié)方式。調(diào)節(jié)檔位應(yīng)大于9個(gè)以上，以便能夠達(dá)到最小的脫諧度。正常運(yùn)行采用過(guò)補(bǔ)償方式，消弧線圈接地回路串接阻尼電阻，以限制中性點(diǎn)電壓，保證脫諧度及中性點(diǎn)的位移電壓在限制范圍內(nèi)（脫諧度控制在5%以內(nèi)，消弧線圈的位移電壓不大于相電壓的15%，故障點(diǎn)殘流不大于5A為宜），控制部分采用微機(jī)控制自動(dòng)消諧裝置進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償，能自動(dòng)檢測(cè)電網(wǎng)對(duì)地電容參數(shù)的變化。自動(dòng)或手動(dòng)調(diào)整消弧線圈的分接頭，使其運(yùn)行在最佳的工作點(diǎn)，保證殘流能降低到可靠熄弧的程度，并能遠(yuǎn)程遙控、遙信、遙測(cè)和遙調(diào)，以適應(yīng)變電站無(wú)人值守的需要。接地變選用零序阻抗低的ZN/YN接線方式，并能夠調(diào)節(jié)電網(wǎng)的不對(duì)稱電壓。戶外設(shè)備與柜內(nèi)設(shè)備用電纜連接。
　　(4)對(duì)由電壓互感器鐵心飽和引起的鐵磁諧振過(guò)電壓的限制目前雖然可采取多種方式，取得了一些效果，但都不夠理想。有的裝了消諧器還是產(chǎn)生了諧振過(guò)電壓，這是由于鐵磁諧振過(guò)電壓本身是一個(gè)非線性量，比較復(fù)雜。分頻諧振有1/2、1/3、1/6及1/8等，高頻諧振有2、3次，還有工頻諧振，有時(shí)幾種諧振同時(shí)發(fā)生，消諧器不能有效的限制。而且在系統(tǒng)有多臺(tái)TV時(shí)，只在某一臺(tái)TV的開(kāi)口三角上裝消諧器是很難奏效的，必須要使系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生較大的變化才能將諧振過(guò)電壓抑制住。如果在系統(tǒng)的中性點(diǎn)上接入消弧線圈，破壞它的諧振條件，就能夠比較有效地抑制諧振過(guò)電壓的產(chǎn)生。其原理也很簡(jiǎn)單，TV的勵(lì)磁感抗比較大（千歐至兆歐級(jí)），而消弧線圈的感抗比較小（百歐級(jí)），這樣就很難滿足諧振條件，諧振就不會(huì)發(fā)生。另一方面，若無(wú)消弧線圈，單相接地發(fā)生間歇性電弧時(shí)，電容上多次充放電造成TV燒毀、熔絲熔斷；加上消弧線圈后，電容對(duì)小感抗放電，TV中電流就很小，不會(huì)燒毀了。所以在中性點(diǎn)接入消弧線圈，對(duì)于由電壓互感器鐵心飽和引起的鐵磁諧振過(guò)電壓具有很好的抑制作用。
　　4．結(jié)語(yǔ)
　　由以上我們可以看出,每種諧振過(guò)電壓的產(chǎn)生有多種原因,有著不同的特點(diǎn),所以應(yīng)采用比較全面防范措施,才能保證企業(yè)電網(wǎng)的安全運(yùn)行。
　　參考文獻(xiàn)：
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　　王建京廠用6kV系統(tǒng)過(guò)電壓分析與限制措施《華北電力技術(shù)》2008年
　　工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)（第2版）.水利電力出版社