電磁諧振是電網(wǎng)普遍存在并頻繁發(fā)生的一種過電壓現(xiàn)象，對電網(wǎng)設備，特別是電壓互感器（TV）設備危害較大，極易引起TV設備燒毀及爆炸。下面結合洪湖市供電公司110kV灘橋變電站35kVTV燒毀情況，分析電磁諧振的過程及防范措施。
110kV灘橋變電站于2004年4月12日投運（35kVTV因質量問題6月5日投運）。6月20日14時30分，運行人員發(fā)現(xiàn)35kV電壓互感器失壓。經(jīng)檢查，C相電壓互感器聲音異常，并有絕緣油不斷從油箱頂部溢出。14時40分經(jīng)調(diào)度同意，35kV電壓互感器退出運行。
1故障時運行方式
35kV母線帶灘熊線（17km）、2#站變壓器、TV消諧器投入。35kV系統(tǒng)為不接地運行方式。
2故障原因
該TV型號為JDJJ-35（油浸式單相三繞組電壓互感器）。該組TV在投運前安裝作常規(guī)試驗時，已多次發(fā)現(xiàn)絕緣試驗及油試驗不合格導致不能正常投運，并經(jīng)現(xiàn)場處理或更換，其檢查情況及數(shù)據(jù)如下：
（1）3月2日，常規(guī)試驗及絕緣油分析試驗發(fā)現(xiàn)三個TV絕緣油不合格和一個TV絕緣不合格。
（2）4月2日，更換三個TV（編號為：382-02、381-02、381-03）后，對更換后的TV進行常規(guī)試驗及絕緣油試驗，仍發(fā)現(xiàn)一個TV（編號為：382-02）不合格。
（3）6月2日，再次更換上述不合格TV（將382-2更換為381-07）后，35kVTV于6月5日35kV灘熊線投運時投入使用。投運時現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)正常。
6月9日、6月12日，因雷擊導致35kV電壓互感器的熔斷器二次熔斷（運行記錄）。6月20日，運行人員發(fā)現(xiàn)TV失壓，C相電壓互感器有油冒出。www.ef2822.com經(jīng)荊州電力試驗所對故障TV檢查，結論為：該互感器絕緣電阻大為降低，不便于做強電檢測試驗。綜合分析絕緣油中溶解氣體色譜分析、微水試驗及電氣檢測試驗，該絕緣油油質過熱劣化，且已經(jīng)涉及到固體絕緣，微水大大超標，在相同的溫度下，該互感器繞組直流電阻與合格互感器相比，無明顯差別，可見并未出現(xiàn)匝間擊穿。該互感器儲油柜油與空氣直接相通，且防雨蓋起不到防止雨水滲入及潮氣入侵作用。
對于中性點不接地系統(tǒng)，如果忽略線路的有功損耗和相間電容，僅考慮TV的電感L與線路的對地電容C0，則等值電路圖可以表示為，當C0達到一定值TV不飽和時，XL＞XC0，而當加在TV上的電壓繼續(xù)增加，并大到一定數(shù)值時，TV的鐵芯飽和，XL＜XC0，這樣就構成了諧振條件。
系統(tǒng)正常時，TV鐵芯不飽和，XC＜XL，三相負載呈容性；如果此時系統(tǒng)電壓發(fā)生擾動，如系統(tǒng)操作、雷電、接地等，在這個過渡過程中TV的三相勵磁繞組所受的沖擊程度不同，受到較大沖擊的相要發(fā)生電壓相位的位移，亦即發(fā)生位移的相中的負載由容性變?yōu)楦行訶L＜XC0；用等值發(fā)電機原理。由此可見是一個串聯(lián)諧振電路。
激發(fā)TV磁飽和發(fā)生諧振的原因有很多，主要為：①操作過電壓：包括互感器在內(nèi)的空載母線或送電線路的突然合閘，使得TV的某一相或二相繞組內(nèi)產(chǎn)生巨大的涌流和磁飽和現(xiàn)象；②雷擊過電壓：由于雷擊或其它原因，線路中發(fā)生瞬間弧光接地，使得其它兩相電壓瞬間升到線電壓，而故障相電壓在接地消失后又瞬間恢復至相電壓，以至造成暫態(tài)勵磁電流的急劇增大和鐵芯的磁飽和；③磁飽和的產(chǎn)生也可能由于另一繞組瞬間傳遞過來的過電壓或者系統(tǒng)運行方式的突然改變、負荷劇烈波動等所引起的系統(tǒng)電壓的強烈擾動。
鐵磁諧振是一個非常復雜的非線性振蕩過程，TV伏安特性飽和得越快，諧振的區(qū)域越廣。諧振大致分為分頻諧振、基波諧振、高頻諧振，基波和高次諧波的諧振過電壓的幅值很少超過3Uj，故除非存在弱絕緣設備，是不會產(chǎn)生危險的。對于分頻諧波，由于頻率只有工頻的一半，勵磁感抗相應降低一半，www.ef2822.com使得勵磁電流急劇增加，有時甚至達到額定值的100倍以上，使得互感器發(fā)生嚴重的磁飽和現(xiàn)象，因而限制了過電壓幅值，通常在2Uj以下，中性點位移電壓一般不超過Uj，但大電流持續(xù)時間過長，勢必引起TV高壓熔絲熔斷，或者造成TV本身冒油和燒毀。
依據(jù)TV鐵磁諧振理論、現(xiàn)場運行方式，有關試驗數(shù)據(jù)顯示：由于TV設備本身存在嚴重的質量缺陷，加上運行中沒有采取有效的消諧措施，致使設備絕緣損壞，最終燒毀。
4預防措施
電力系統(tǒng)過電壓現(xiàn)象十分普遍，如果沒有防范措施，隨時都有可能造成電氣設備損壞和大面積的停電事故。目前，我國35kV及以下配電網(wǎng)，仍大部分采用中性點不接地方式或采用老式的消弧線圈接地。從電網(wǎng)的運行實踐證明，中性點不接地系統(tǒng)中由于電壓互感器鐵芯飽和引起的鐵磁諧振過電壓比較多，盡管采取了不少限制諧振過電壓的措施，如：消諧燈、消諧器等等，但始終沒有從根本上得到解決。由于諧振過電壓作用時間長，所引起諧振現(xiàn)象的原因又很多，因此在選擇保護措施方面造成了很大的困難。為了盡可能的防止諧振過電壓的發(fā)生，應著重從以下幾個方面采取措施：
（1）在設計和設備選型階段，應選用勵磁特性不易飽和的，絕緣性能較高的TV；
（2）安裝具有自動調(diào)諧原理的接地補償裝置，通過補償、全補償和欠補償?shù)倪\行方式，來達到防止諧振過電壓的目的；
（3）在系統(tǒng)的中性點上接入消弧線圈，破壞發(fā)生諧振的條件，能有效抑制諧振過電壓的發(fā)生。
信息來源：www.ef2822.com 信息整理：揚州拓普電氣科技有限公司生技部
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