微機消諧裝置在變電站的應用

摘要：鐵磁諧振過電壓是電力系統中常見現象，通過分析鐵磁諧振過電壓的產生原因及危害，論述了MES98型微機消諧裝置在潘家口變電站的應用情況。

關鍵詞：鐵磁諧振過電壓；微機消諧裝置；應用

電力系統包含許多電感、電容元件（如變壓器、互感器、發電機等電感，輸電線路的對地及相間電容及各種高壓設備的電容等），它們的組合可以構成一系列不同自振頻率的振蕩回路，在開關操作或發生故障時，某些振蕩回路就有可能與外加電源產生諧振現象，導致電力系統中的某些元件上出現嚴重的諧振過電壓。
過電壓有多種形式，現主要論述鐵磁諧振過電壓的產生及危害和消除方法。

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1鐵磁諧振過電壓原因


電力系統振蕩回路中，往往由于變壓器、電壓互感器、消弧線圈等鐵芯電感的磁路飽和作用而激發起持續性高幅值的鐵磁諧振過電壓。
鐵磁諧振可以是基波諧振、高次諧波諧振，也可以是分次諧波諧振，其表現形式為對地電壓升高，或以低頻擺動，引起絕緣閃絡或避雷器爆炸。
在中性點不接地系統中，為了監視三相對地電壓，發電廠、變電站母線上常接有Y0接線的電磁式電壓互感器，于是，網絡參數除了電力設備和導線的對地電容C0之外，還有電壓互感器的勵磁電感L，正常運行時，電壓互感器的勵磁阻抗是很大的，所以網絡對地阻抗是容性，三相基本平衡，電網中性點的位移電壓很小，但電力系統出現某些擾動，與電壓互感器三相電感飽和程度不同時，可能激發引起諧振過電壓。
由于雷擊或其它原因，線路瞬間單相接地，使健全相電壓突然升至線電壓，而故障相在接地消失時又可能有電壓的突然上升，在這些暫態中也會有很大涌流；傳遞過電壓，如高壓繞組發生單相接地，低壓側有傳遞過電壓使電壓互感器鐵芯飽和等。
由于電壓互感器三相電感飽和程度不同，會出現互感器的一相或兩相電壓升高，也可能三相電壓同時升高，與此同時電源變壓器組電勢EA、EB、EC則保持不變，它們是由發電機正序電勢決定的，因而整個電網對地電壓的變動表現為電源中性點“0”的位移，所以這種過電壓現象稱為電網中性點的位移現象。

圖1所示，中性點位移后的相量圖，中性點位移電壓為E0。在此情況下，IA+IB+IC=0，三相電路平衡。互感器兩相（B、C相）飽和呈感性阻抗，A相電壓低呈容性阻抗，兩相對地電壓（飽和相UB、UC）升高，一相（非飽和相UA）降低，這與系統內出現單相接地時的現象相仿，但實際上并不是單相接地，所以稱為虛幻接地現象。顯然，中性點位移電壓E0愈高，相對地電壓也愈高。


2鐵磁諧振過電壓的危害


由于諧振過電壓經常發生互感器噴油冒煙，高壓保險絲熔斷等異常現象，或引起接地指示的誤動作，產生燒毀互感器和爆炸等。有些變電站的事故與諧振過電壓有著直接的關系，在事故開始由于某種原因激發引起諧振過電壓，由于設備絕緣水平低，造成絕緣閃絡，弧光使相間短路，如果沒有可靠直流電源，開關拒跳，使事故進一步擴大而致全部燒毀。

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3應用


為了限制和消除這種鐵磁諧振過電壓，通常有三種方法。
1）選用勵磁特性較好的電壓互感器或改用電容式電壓互感器。
2）在電磁式電壓互感器的開口三角形繞組中加裝阻尼電阻R≤0.4XT(XT為互感器在額定線電壓作用下，換算到低壓側的單相繞組勵磁感抗)，可以消除各種諧波的過電壓。
3）在母線上加裝一定的對地電容，諧振也可消除。
在以上三種措施中，主要采用第二種措施，即在電磁式電壓互感器的開口三角加阻尼電阻。此阻尼電阻的加入靠微機電力諧振診斷消除裝置自動控制完成。
為消除鐵磁諧振過電壓，傳統的解決方法是在互感器開口三角繞組上串燈泡或電阻進行衰減，這種方法不能從根本上解決問題，而且作用極不明顯。該裝置采用8098單片微機和智能化的軟件技術，進行鐵磁諧振的診斷，可區分出諧振、過電壓、單相接地，對各種頻率的諧振可迅速消除，并發出信號。
該裝置采用8098單片微機作為核心，對VT開口三角繞組電壓（即零序電壓）進行循環檢測，在正常工況下，該電壓為零，裝置內大功率消諧元件處于阻斷狀態，本裝置CPU啟動，對電壓互感器開口三角電壓進行數據采集，通過數字測量，消除信號干擾，提高可信度等數字信號處理技術，然后對數據進行分析、計算，診斷當前的故障工況，如果是某種頻率的鐵磁諧振，CPU啟動消諧電路，使鐵磁諧振在強大的阻尼下迅速消失，同時裝置給出指示。如果是過電壓或單相接地，CPU作診斷后，裝置分別給出指示和報警。zui后CPU返回初始化狀態，并繼續檢測開口三角電壓。

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4.微機消諧裝置應用后效果


自從該裝置1995年10月投入以來，經歷了各種運行條件的檢驗，如數次接地故障運行、雷電侵入的沖擊、空載運行、沖擊合閘運行，均沒有這種電壓現象，并且正確指示出各種故障的性質，正確動作率達到，因此效果良好。


5.結束語


電力系統的鐵磁諧振過電壓雖然是一種普通現象，它給電力系統的安全穩定運行帶來了極大的危害，甚至造成嚴重后果，所以必須采取措施防止其發生和發展。如今高科技在電力系統中得到了廣泛應用，特別是微機消諧裝置的應用，*改變了傳統消除鐵磁諧振的方法，給電力系統的穩定運行提供了必要條件。