串聯諧振過電壓現象及過電壓原因分析

一、串聯諧振過電壓現象

  某220V變電所，2001年3月2日進行220KV西母停運的正常檢修操作，在220KV倒母線的操作中，當220KV所有進出線倒至東母運行，斷開母聯斷路器后，發生串聯諧振過電壓。諧振時，220KV西母PT電壓達407KV，值班員匯報中調后，中調令220KV旁路斷路器由東母倒西母，并對旁母充電后，諧振消失，時間持續40min。由于諧振經過斷路器斷口并聯電容器，能量不太大，僅損壞三臺互感器未發生。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。后經試驗發現，互感器內部絕緣三相均損壞，二次繞組燒毀。事故時接線見圖1。

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

二、串聯諧振過電壓分析原理

1、串聯諧振過電壓分析鐵磁諧振

  鐵磁諧振僅發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，不是一個常數，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的串聯電路。假設在正常運行條件下，其初始狀態是感抗大于容抗，即ωL＞1/ωC，此時不具備線性諧振條件。但當鐵芯電感兩端電壓有所升高時，或電感線圈中出現涌流時，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），滿足串聯諧振條件時，發生諧振，且在電感和電容兩端形成過電壓，這種現象稱為鐵磁諧振現象。

  因為諧振回路中電感不是常數，故回路沒有固定的自振頻率;即（ωo非定值）。當諧振頻率fo為工頻（50Hz）時，回路的諧振稱為基波諧振；當ωo為工頻的整數倍;如3倍、5倍等）時，回路的諧振稱為高次諧波諧振；同樣的回路中也可能出現諧振頻率為分次（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，這是線性諧振所沒有的。