諧振接地系統的過電壓及防止措施 諧振接地系統中的許多過電壓現象，歸根結底是各種原因引起中性點的位移電壓升高造成的。下面從基本概念和實際應用兩個方面予以簡介。 一、欠補償斷線過電壓 在諧振接地電網中，消弧線圈以過補償為基本運行狀態，主要目的是為了防止斷線過電壓等事故。欠補償狀態下斷線后的中性點位移度，遠遠大于過補償時的位移度。在補償電網欠補償運行的情況下發生單相斷線和兩相斷線故障時，如果不考慮消弧線圈的鐵心飽和現象，中性點位移度可分別高達相電壓的8.6倍和6.74倍，而相對地的最高過電壓可達相電壓的9.6倍和7.74倍。考慮鐵心飽和后，過電壓會顯著降低，但依然需要限制中性點的位移度。 由斷線引起的諧振過電壓，只有在單側電源供電的條件下，線路斷線才有可能發生，而雙側電源供電的線路斷線時則不會發生。 防止措施：1、人工調節的消弧線圈，采用過補償方式運行。 2、自動跟蹤消弧線圈，由于有限壓阻尼電阻，所以不論補償狀態如何，均可防止此種斷線過電壓事故的發生。 二、地網電位升高過電壓 當電力變壓器高壓側的中性點直接接地運行時，任何形式的接地短路故障引起的地網電位升高，在中壓或低壓側的補償電網中，均可能產生過電壓。 1、35KV補償電網：接地故障電流和地網接地電阻越大，中性點位移電壓越高，但過電壓的增幅受到回路時間常數的限制，同時35KV的絕緣水平相對較高，因此除消弧線圈會異常動作一次外，一般不會發生其它問題。 2、6KV發電機回路：若發電機中性點不接地運行，其接地信號的動作電壓定值較低，故障點離發電機的地中電氣距離較遠，地網電位升高會明顯衰減，應能啟動接地信號，但一般不會危及發電機等設備的絕緣。若發電機中性點采用諧振接地方式，因發電機為6KV級電壓，絕緣水平較低過電壓似乎比較危險。但由于此情況下地網電位升高在發電機引起的過電壓是振蕩性的，它由兩個不同角頻率（工頻角頻率和自振頻率）的振蕩電壓分量組成，其合成的過電壓達到幅值所需時間與發電機中性點消弧線圈的失諧度有關。失諧度減小，過電壓升高，達到幅值所需時間較長；失諧度增大，過電壓降低，達到幅值所需時間會縮短。對于110KV及以上的發電廠或變電站，在母線或線路出口發生接地短路故障時，因母線的差動保護、高頻保護或距離保護切除故障的時間較短，均不超過0.2秒。因此，在失諧度較小和過電壓較高的情況下，振蕩過程不可能得到完全發展。隨著接地故障的迅速清除，過電壓的幅值受到很大的限制。另外，高壓線路接地短路電流注入地網時，以故障點為中心，此點的電位升高最大，在其四周則按指數函數快速遞減，地中電氣距離越大，衰減越顯著。由于發電機一般距高壓較遠，所以一般無危險。若是大型發電機，因為額定電壓和相應的絕緣水平較高，就更沒危險。 三、定相過電壓 電力系統中檢修后的設備或新設備投入運行前，有時需要核查相位，在利用電壓互感器（或電力變壓器）直接在變電站、線路或發電廠的中壓側進行定相時，有時會發生過電壓事故。 1、 過電壓的起因：利用電壓互感器或電力變壓器直接在中壓電網進行定相時，電網示意接線圖如1： 在進行定相操作時，如果定相電壓互感器或配電變壓器的兩端，分別跨接在圖1中兩部分電網的同名相上，不論中性點接地方式如何以及回路參數匹配的如何，均不會產生鐵磁諧振過電壓。 若跨接在中性點不接地的兩部分電網的異名兩相之間時，線電壓便會作用在由電壓互感器或配電變壓器的非線性電感、兩部分電網的三相對地電容經過大地而構成的串聯諧振回路上，在參數比較匹配的條件下，因外施電壓很高，過電壓會十分危險。 若跨接在中性點諧振接地的兩部分電網的異名兩相之間，當兩部分電網均為過補償狀態時，線電壓雖然同樣作用，但回路均由電感構成，只會引起消弧線圈的異常動作，不會發生過電壓事故。 若兩部分電網的三相對地導納性質不同，即一個為容性。一個為感性時，在參數匹配的條件下，可能產生過電壓。 若中性點不接地運行的兩部分電網的三相對地電容，與定相配電變壓器的電感諧振，可能產生過電壓。 2、 防止措施： A、利用電阻定相桿進行定相。 B、利用簡易的火花定相法。利用一段金屬導線取代上述的電壓互感器進行定相，同相相碰時，不產生火花；異相相碰時，產生火花，由此判定相別，具體做法可參閱有關資料。（高電壓技術、1977、2） C、仍用電壓互感器定相，應在其低壓側進行。但當被定相的部分電網三相對地電容較小時，應當避免在類似于空母線的條件下，突然投入中性點接地的三相電壓互感器，否則可能產生電壓互感器鐵心飽和過電壓。 四、線路碰線過電壓 1、線路碰線過電壓是在電網運行過程中產生的，其機理與上述的火花定相法相同。在中性點不接地或經消弧線圈接地的電網中，由此引起的過電壓可能使消弧線圈發生異常動作，但是一般不會造成停電事故。 2、如果兩個互相獨立的補償電網，消弧線圈均處于過補償狀態，此時碰線在等值回路上外施的電源為線電壓，可是回路中僅有兩個串聯的殘余電感，所以不會產生鐵磁諧振過電壓。 3、環流、中性點位移電壓的計算：兩個獨立電網在故障時若在額定電壓下計算，兩個電網的中性點位移電壓之和應當等于線電壓，但實際運行電壓會有偏差，即略小于額定值66KV。如果兩個獨立電網中，其中一個電網的消弧線圈為欠補償運行狀態，當異相導線發生碰線時，等值回路中的殘余電容與殘余電感發生諧振，不僅可能產生過電壓，同時環流會增大，自動熄弧有困難，有相間短路的可能。 4、為了防止碰線過電壓事故發生，應增大不同線路之間的距離，還必須保持補償電網中的消弧線圈運行在過補償狀態。 五、電容耦合過電壓 1、電容耦合過電壓可以通過變壓器高、低壓繞組之間的電容耦合產生，也可以通過同桿架設的線路之間的電容耦合出現，即傳遞過電壓。一般情況會引起消弧線圈異常動作，嚴重時可導致設備損壞事故。 2、單元接線的發電機-變壓器組，此種過電壓會引起發電機中性點消弧線圈的異常動作。這是當高壓補償電網發生單相永久接地故障時，中型點出現位移電壓經過主變壓器高、低壓繞組間的電容，與發電機電壓回路的對地參數耦合諧振，使發電機的中性點產生位移電壓所致。 3、當消弧線圈運行在過補償，變壓器高、低壓繞組間的電容與發電機中性點消弧線圈的殘余電感發生諧振，過電壓值較高，危險性大。若消弧線圈運行在欠補償，則可以防止此過電壓。 4、單元接線發電機中性點消弧線圈應采用欠補償運行方式，并適當遠離諧振點運行。當消弧線圈運行在過補償，則必須遠離諧振點，但又受到安全接地電流的限制。 5、同桿架設線路之間的電容耦合其過電壓機理與單元接線的發電機-變壓器組的相同。近幾年，電網發展迅速，為了節省土地資源，同桿架設的線路很多，在進行架空線路設計時，只要注意減小不同電壓等級的同桿架設線路之間的電容，則可以防止此種過電壓的發生。 六、并用消弧線圈過電壓 1、當一臺消弧線圈同時投入到電網的兩個獨立運行部分的中性點時，相當于將兩臺主變壓器的中性點直接連通。當主變壓器高、中壓或中、低壓側的母聯斷路器斷開運行的情況下，中性點被連通的兩個獨立運行部分，其中的任何一個發生單相接地故障時，將有過電壓產生。 2、當上述電網的任一獨立部分發生單相瞬間接地故障時，在另一健全部分的中性點上，便會出現與故障電網部分中性點相同的位移電壓。若為單相永久接地故障，因不同的電網部分在正常運行中的工作頻率不會完全相等，此時健全的電網部分可能會出現2倍過電壓。 3、只要避免將一臺消弧線圈同時接至兩臺變壓器中性點即可防止此種過電壓，同時還可免除因3次諧波環流而產生的變壓器附加損耗。 4、在消弧線圈臨時檢修或容量不足的情況下，為自動消除瞬間接地故障，可暫時采用共用方式。 七、斷開兩相接地短路過電壓 1、在補償電網發生兩相接地短路（包括兩相越野接地故障）的條件下，當僅有一路進出線的變電所斷開該故障線路時，不論消弧線圈是過補償或欠補償運行，不論斷路器三相動作是否同期，均會產生過電壓。當斷開中性點帶有消弧線圈的變壓器、同時斷路器三相動作嚴重不同期時，也會出現過電壓。 2、補償電網，當斷開帶兩相接地故障的唯一線路時，消弧線圈中所儲存的磁場能，在斷路器斷開的瞬間轉化為電場能，對變壓器、消弧線圈的繞組和母線的對地電容等充電，會產生很高的過電壓。 3、防止上述過電壓，首先應當避免將消弧線圈安裝在只有一路進出線的變電所或發電廠。在電網發展初期，可利用避雷器進行保護。保護消弧線圈的避雷器，其滅弧電壓必須不低于額定相電壓的1.2倍，否則在運行中動作后可能爆炸。當運行中需要手動操作時，應先將消弧線圈短接并接地，然后進行斷路器操作。 八、中性點不穩定過電壓 1、中性點不穩定過電壓在電力系統普遍發生，是新建和檢修后的電器設備在投運時發生損壞的原因之一，也是電壓互感器燒毀及其高壓保險頻繁熔斷的主要原因。在中性點不接地的條件下，偶遇激發，過電壓容易發生。 2、在電網（變壓器）中性點不接地、電壓互感器對地的感抗與電網的對地容抗相互匹配的條件下，由于突然投入空母線或電網內發生瞬間電弧接地等原因，使電壓發生突變，引起電壓互感器鐵心飽和，導致三相對地導納的不對稱，可能產生基波、高次諧波或低分次諧波等三種不同頻率的中性點不穩定過電壓。而且在同一次過程中，可能產生兩種不同頻率的過電壓，即從一種頻率的諧振狀態，自動轉變為另一種頻率的諧振狀態。諧振狀態可以持續較長時間，也可能突然自動消失。當產生基波諧振時，因中性點位移電壓與一相電壓相反，零電位點必須移至線電壓三角形之外，該相電壓顯著降低，但并不為零，次即所為的一向反傾；其余兩相電壓升高，數值略超過線電壓；開口三角繞組的電壓也會略超過相電壓。當產生高次諧波諧振時，因中性點出現高次諧波的位移電壓，它與工頻電壓疊加后三相電壓同時升高，其中一相電壓尤高，開口三角繞組同時也會出現過電壓。當產生低分次諧波諧振時，三相電壓與正常情況相比，依序輪流升高，電壓表的指針在相同的范圍內出現低頻擺動，開口三角繞組也會出現分頻零序電壓。 3、這種過電壓是由電壓互感器的鐵心飽和引發的，在過電壓的作用下，由于電壓互感器的鐵心發生飽和，而且三相的狀況不可能完全相同，當由回路參數確定的自振頻率小于并接近某一頻率時，可能產生基波、高次諧波或低分次諧波諧振過電壓。以基波諧振過電壓為例，電壓互感器的鐵心飽和過程，反映單相支路的伏安特性的變化，電壓的突然升高，使綜合伏安特性由容性躍變為感性，中性點不穩定過電壓由此產生。 4、增大對地電容可使躍變電壓升高，當相對地電容大過一定數值，使躍變電壓高于2倍相電壓后，此種過電壓則不會產生。其它還可通過改善電壓互感器的伏安特性、將并聯運行的臺數降至最低、采用無間隙避雷器、串聯三繞組的單相電壓互感器、安裝消諧器等措施防止過電壓。當投入空母線時，只要將變壓器的中性點臨時接地，即可解決。對于中性點不接地運行的中壓電網，只要中性點采用諧振接地方式，即可破壞參數的匹配條件，從而根除中性點不穩定過電壓。 九、配電變壓器高壓繞組接地過電壓 1、運行中的10KV中性點不接地電網，當三相配電變壓器高壓繞組因匝、層間短路而發生接地故障時，在下列兩種情況下，均可能產生諧振過電壓： A：故障配電變壓器的等值電感與電網的三相對地電容串聯諧振； B：因故障配電變壓器的一相或兩相高壓熔斷器熔斷，導致三相對地導納不平衡。 在上述情況下，中性點位移電壓明顯升高，過電壓持續時間較長，幅值一般3倍。伴隨著故障配電變壓器的燃燒，會發生電壓互感器的高壓熔斷器熔斷和避雷器爆炸。 2、根據所進行的現場調查、理論分析、模擬試驗、現場經驗的研究結果可知當配電變壓器的高壓繞組因匝、層間短路引起一點接地故障時，最高過電壓2.38倍。異相兩點接地時，最高過電壓2.73倍。作用時間數分鐘到數十分鐘，直到故障配電變壓器燒毀并脫離電網為止。當接地相的配電變壓器高壓熔斷器同時燒毀時，最高過電壓達3.13-3.36倍，作用時間一般小于2秒。當兩臺配電變壓器同相各一點接地時，最高過電壓達3.50-4.06倍。 3、綜上所述，配電變壓器高壓繞組接地過電壓是由參數諧振引起的，集中表現是中性點位移電壓的升高。過電壓幅值較高，作用時間長，范圍波及整個電網，對安全運行威脅較大。提高配電變壓器的制造質量和加強維護，將電網中性點改為諧振接地方式，使消弧線圈過補償運行，破壞諧振條件。（在此情況下，消弧線圈的伏安特性曲線與三相對地電容直線不相交，諧振回路無法形成，過電壓無從產生） 十、斷路器非全相投入過電壓 1、運行部分在拉閘時，應注意不使電網失去補償。否則，在恢復送電時，可能由于斷路器非全相動作，引起諧振過電壓事故。 2、斷路器非全相動作雖然與線路斷線情況相似，若拉路時將消弧線圈、線路、變壓器一起退出運行，恢復送電時，又將三者同時投入，在一相開路的情況下，電網對地電容與消弧線圈的非線性電感、變壓器的勵磁電感等形成電壓諧振。 3、預防措施：拉閘時不能將消弧線圈退出運行而使電網失去補償；投入相關的斷路器后，當電網出現諧振過電壓時，應立即將其跳開，并檢查其動作情況是否正常；為避免非全相動作引起諧振過電壓事故。斷路器應加裝強跳裝置，一旦出現非全相動作，繼電保護使其三相迅速跳閘。 十一、斷線接地過電壓 1、斷線諧振過電壓現象較多，斷線后又接地的諧振過電壓現象不多見。 2、在電網發生斷線接地故障條件下（無補償），諧振過電壓是由電網的對地電容與用戶的空載變壓器的勵磁電感串聯諧振引起的。若消弧線圈不退出運行，中性點過電壓可得到抑制；當線路斷線接地后，若用戶變壓器帶負荷運行，諧振條件被破壞，過電壓則不會產生。 武漢科新電力設備公司專業生產試驗變壓器、高壓試驗變壓器、串聯諧振、大電流發生器、直流電阻測試儀、微機繼電保護測試儀、GkTJ—8B高壓開關測試儀、試油機,絕緣鞋試驗裝置,大電流發生器,微機北歐表.產品質量經久耐用.優惠電話027-86794713 13971063471