串聯(lián)諧振過電壓現(xiàn)象及過電壓原因分析

一、串聯(lián)諧振過電壓現(xiàn)象

  某220V變電所，2001年3月2日進(jìn)行220KV西母停運(yùn)的正常檢修操作，在220KV倒母線的操作中，當(dāng)220KV所有進(jìn)出線倒至東母運(yùn)行，斷開母聯(lián)斷路器后，發(fā)生串聯(lián)諧振過電壓。諧振時(shí)，220KV西母PT電壓達(dá)407KV，值班員匯報(bào)中調(diào)后，中調(diào)令220KV旁路斷路器由東母倒西母，并對旁母充電后，諧振消失，時(shí)間持續(xù)40min。由于諧振經(jīng)過斷路器斷口并聯(lián)電容器，能量不太大，僅損壞三臺互感器未發(fā)生。互感器裝有波紋金屬膨脹器，事故中膨脹器A、B兩相全部頂出互感器。后經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，互感器內(nèi)部絕緣三相均損壞，二次繞組燒毀。事故時(shí)接線見圖1。

  圖中TV為電壓互感器，Q為母聯(lián)斷路器斷口，CL為并聯(lián)電容，CB為母線對地電容。該互感器為油浸紙絕緣電磁式，由三只獨(dú)立的單相互感器組成Yo,yo,d接線。

二、串聯(lián)諧振過電壓分析原理

1、串聯(lián)諧振過電壓分析鐵磁諧振

  鐵磁諧振僅發(fā)生于含有鐵芯電感的電路中。鐵芯電感的電感值隨電壓、電流的大小而變化，不是一個(gè)常數(shù)，所以鐵磁諧振又稱為非線性諧振。

圖2為的R、C和鐵芯電感L的串聯(lián)電路。假設(shè)在正常運(yùn)行條件下，其初始狀態(tài)是感抗大于容抗，即ωL＞1/ωC，此時(shí)不具備線性諧振條件。但當(dāng)鐵芯電感兩端電壓有所升高時(shí)，或電感線圈中出現(xiàn)涌流時(shí)，就有可能使鐵芯飽和，其感抗隨之減小，或者，容抗增大，使ωL＝1/ωC（即ω＝ωL＞1/√LC），滿足串聯(lián)諧振條件時(shí)，發(fā)生諧振，且在電感和電容兩端形成過電壓，這種現(xiàn)象稱為鐵磁諧振現(xiàn)象。

  因?yàn)橹C振回路中電感不是常數(shù)，故回路沒有固定的自振頻率;即（ωo非定值）。當(dāng)諧振頻率fo為工頻（50Hz）時(shí)，回路的諧振稱為基波諧振；當(dāng)ωo為工頻的整數(shù)倍;如3倍、5倍等）時(shí)，回路的諧振稱為高次諧波諧振；同樣的回路中也可能出現(xiàn)諧振頻率為分次（如1/3次、1/5次等）的諧振，稱為分次諧波諧振。因此，具有各種諧波諧振的可能性是鐵磁諧振的重要特點(diǎn)，這是線性諧振所沒有的。