李江龍，衛(wèi) 偉

（國網(wǎng)山西省電力公司晉城供電公司，山西 晉城 048000）

某220 kV變電站35 kV諧振過電壓分析

李江龍，衛(wèi) 偉

（國網(wǎng)山西省電力公司晉城供電公司，山西 晉城 048000）

通過220 kV某變電站主變錄波器的啟動波形，判斷35 kV III段PT消諧裝置頻繁動作原因為諧振過電壓，并對過電壓產(chǎn)生原因進行分析，更換電壓互感器一次消諧裝置，保證了系統(tǒng)可靠運行。關(guān)鍵詞：電壓互感器；諧振過電壓；錄波器

電力系統(tǒng)在運行過程中，往往伴隨著暫態(tài)過電壓、操作過電壓、雷電過電壓等各種過電壓的威脅，諧振過電壓是電網(wǎng)暫態(tài)過電壓的一種。我國10 kV、35 kV電網(wǎng)擔(dān)負(fù)著直接向客戶供電的任務(wù)，系統(tǒng)接地方式最廣泛采用的是中性點對地絕緣方式，電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、容量、參數(shù)、運行方式等變化頻繁，系統(tǒng)中接地的電磁式電壓互感器具有易飽和非線性特點，隨著電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、容量、參數(shù)、運行方式等的變化極易使電網(wǎng)對地容抗與電壓互感器勵磁感抗達到鐵磁諧振的條件而引起諧振過電壓。這種過電壓一般持續(xù)時間較長，如不采取有效的預(yù)防和消除措施，常常會長時間自保持，從而引起電壓互感器長時間過勵磁而燒毀，甚至誘發(fā)相間短路和其他更為嚴(yán)重的電力系統(tǒng)故障[1-3]。

1 故障簡述及現(xiàn)場檢查

2014年6月21日，某站“3號主變錄波啟動”頻繁動作。在接到調(diào)度指令后，二次運檢人員前往對主變錄波器進行了檢查，檢查過程中做了如下工作。

a)對錄波器保護定值進行檢查，檢查結(jié)果定值無問題。

b)錄波器頻繁啟動原因為35 kV III段電壓突變量達到啟動定值，錄波啟動正確。

c)對35 kV III段電壓二次回路進行檢查，檢查結(jié)果無問題。

d)針對后臺在錄波器啟動期間存在35 kV III 段PT二次消諧裝置存在動作情況。對35 kV III段PT二次消諧裝置歷史動作情況進行了核查。

e)對35 kV III段母線所屬出線進行核查，該站35 kV III段PT母線共帶3個電容器和1個用戶出線（A線378），通過核查，A線378曾發(fā)生過多起雷擊事故跳閘事件，且3號主變錄波器頻繁動作期間，A線所處地域為雷雨天氣。

2 錄波分析

a)現(xiàn)場檢查35 kV III段二次消諧裝置，有諧振動作的報文，35 kV III段二次消諧裝置動作記錄如表1所示。

表1 III段PT二次消諧裝置動作情況（諧振動作）Hz

b)查看3號主變錄波器2014.06.18—06.21錄波圖。從錄波圖中看出：35 kVⅢ段母線三相電壓依次輪流升高，幅值未超過2倍相電壓，與分頻諧振波形相似；Ua、Ub、Uc、3U0周期均為40 ms左右；聯(lián)系當(dāng)時的雷電天氣和Ⅲ段母線所屬間隔A線經(jīng)常遭受雷擊情況，綜合判斷35 kVⅢ段母線發(fā)生由于雷電引起的鐵磁諧振過電壓，此諧振為分頻諧振，主要為1/2分頻。這也與二次消諧裝置的消諧動作相吻合。

下面通過實際試驗來驗證。

a)計算電壓互感器的一次勵磁電抗。停電后實際試驗，根據(jù)電壓互感器的勵磁特性曲線，計算出勵磁電抗XL。

式中：Ue——額定線電壓，kV；

IL——額定線電壓下的激磁電流，mA。

b）計算系統(tǒng)容抗Xc。為計算Xc，首先要測量系統(tǒng)的運行相電壓Uph和電容電流I0。

式中：Uph——實際運行相電壓；

I0——實測電容電流。

c)計算阻抗比。阻抗比K為

3 結(jié)論

電磁諧振 (分頻)一般應(yīng)具備如下3個條件：鐵磁式電壓互感器 (TV)的非線性效應(yīng)是產(chǎn)生鐵磁諧振的主要原因；TV感抗為容抗的100倍以內(nèi),即參數(shù)匹配在諧振范圍；要有激發(fā)條件，如投入和斷開空載母線、TV突然合閘、單相接地突然消失、外界對系統(tǒng)的干擾或系統(tǒng)操作產(chǎn)生的過電壓等。由前面分析可知，電磁諧振的3個條件都已具備。

從上述分析可知，阻抗比遠(yuǎn)離1/2分頻諧振的諧振區(qū)Xc/XL=0.01～0.08，在正常運行狀態(tài)下不會發(fā)生諧振。由于35 kV A線378穿越雷區(qū)（曾多次發(fā)生雷擊跳閘事故），引起系統(tǒng)擾動，導(dǎo)致35 kVⅢ段母線電壓互感器的非線性鐵芯磁飽和，感抗迅速下降，使阻抗比Xc/XL上升，其值剛好位于0.01～0.08之間，因而引發(fā)1/2分頻諧振。由于35 kVⅢ段母線電壓波動，導(dǎo)致3號變頻繁啟動錄波，III段PT二次消諧裝置頻繁動作[4]。

4 防范措施及建議

系統(tǒng)發(fā)生諧振時，同一系統(tǒng)中所有PT都將受到威脅，如果PT繞組嚴(yán)重過熱將造成損壞，甚至引起母線停電的惡劣后果，必須快速消除。結(jié)合本實例，提出如下措施。

a）35 kVⅢ段母線僅串帶1條出線線路，A線378為充電線路，空載母線易發(fā)生諧振過電壓。但由于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)所限，只能維持A線路充電運行。

b）建議停電檢查一次消諧器，測量系統(tǒng)容抗和電壓互感器的一次激磁阻抗，更換一次消諧器，觀察參數(shù)是否打破匹配，破壞諧振維持的條件，減少諧振過電壓次數(shù)。實際更換一次消諧裝置后，諧振過電壓次數(shù)有所減少，起到了限制分頻諧振的目的。

c）如果第二項措施效果不明顯的話，可考慮更換Ⅲ段電壓互感器，更換為勵磁特性好的電壓互感器或者更換為電容式電壓互感器，以降低發(fā)生鐵磁諧振的幾率。

[1]要煥年，曹梅月.電力系統(tǒng)諧振接地 (第2版)[M].北京：中國電力出版社，2009.

[2]國家電力調(diào)度通信中心.電力系統(tǒng)繼電保護實用技術(shù)問答 (第2 版)[M].北京：中國電力出版社，1999.

[3]國家電力調(diào)度通信中心.國家電網(wǎng)公司繼電保護培訓(xùn)教材 [M].北京：中國電力出版社，2009.

[4]杜林，李欣，吳高林，等.采用3類特征參量比值法的鐵磁諧振過電壓識別 [J].高電壓技術(shù)，2011，37（9）：2241-2249.

Analysis on the 35 kV Resonance Overvoltage in a 220 kV Substation

LI Jianglong,WEIWei

(State Grid Jincheng Power Supply Company of SEPC,Jincheng,Shanxi 048000,China)

Through analyzing the starting waveform of fault oscillograph of a 220 kV substation, it can be judged that resonance overvoltage is the reason of frequent action of harmonic elimination device at the third part of 35 kV potential transformer. After analyzing the causes of overvoltage, the harmonic elimination device was replaced, and consequently, the systemis ensured to be operated reliably.

voltage transformer; resonance overvoltage; fault oscillograph

TM86

B

1671-0320（2016）02-0065-02

2015-11-10，

2016-02-29

李江龍（1976），男，山西晉城人，1998年畢業(yè)于太原理工大學(xué)電氣工程及其自動化專業(yè)，高級工程師，從事繼電保護維護和管理工作;

衛(wèi) 偉（1982），男，山西晉城人，2004年畢業(yè)于太原理工大學(xué)電氣工程及其自動化專業(yè)，工程師，從事繼電保護維護工作。