高壓母線停運(yùn)過程中產(chǎn)生電磁諧振的原因與預(yù)防

賈宇　崔健

摘 要：本文分析高壓220kV母線停運(yùn)中出現(xiàn)電磁諧振的原因，闡述了如何制定解決方案解決設(shè)備和操作人員的操作方法及預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：高壓母線停運(yùn)；電磁諧振；原因；預(yù)防措施

中圖分類號(hào)：TM864 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）22-0131-01

1 前言

發(fā)電廠和變電站總線需要維護(hù)時(shí)，操作人員必須進(jìn)行重排母線和母線停運(yùn)等操作。重組后的總線電源和負(fù)載后，當(dāng)打開總線耦合器斷路器（2012）時(shí)，關(guān)閉設(shè)備的總線并產(chǎn)生共振現(xiàn)象，這將導(dǎo)致中央信號(hào)屏停運(yùn)母線電壓儀表運(yùn)行、關(guān)閉總線頻率表和母差保護(hù)屏障的零序電壓繼電器發(fā)生劇烈運(yùn)動(dòng)，甚至燒毀了零序電壓繼電器，導(dǎo)致設(shè)備的損壞，增加維護(hù)人員的工作量。

2 發(fā)生串聯(lián)諧振的原因分析

2.1 系統(tǒng)電容的構(gòu)成

系統(tǒng)連接模式：雙總線并行操作，為硬連接，如圖1所示。系統(tǒng)電容器主要由兩個(gè)方面組成：

（1）在母線上的電壓互感器、避雷器和斷路器的總數(shù)量，其總線等于C1。（2）lw6-220w開關(guān)電壓電容C（并聯(lián)）。為了提高電弧性能，本文的主要目的是為了防止斷路器在斷路器中各斷口的電壓分布。因此，電壓電容C與lw6-220w開關(guān)并聯(lián)。

2.2 系統(tǒng)電感的構(gòu)成

系統(tǒng)電感由母線、電壓互感器、母線耦合器開關(guān)、避雷器等組成L1。母線、開關(guān)主要是電阻元件，活性抗電成分少，與電壓互感器相差很大，這是微不足道的。系統(tǒng)的電感主要由電壓互感器和一個(gè)R、L、C的串聯(lián)電路組成。

我們知道系統(tǒng)電感（L）和母線電壓互感器、總線耦合器開關(guān)、電涌保護(hù)器等在總線上。總線上、開關(guān)電阻元件，無功元件，很少與電感裝置相比較，在這里可以忽略不計(jì)，系統(tǒng)的電感主要由電壓互感器和一個(gè)R、L、C的串聯(lián)電路組成，如圖2所示。

2.3 諧振產(chǎn)生的原因

諧振電路的諧振的原因與電路中電阻無關(guān)，所以不要討論電路中的電阻組件。共振的形成是由電路中電容的大小、電感器大小決定的。電阻和電容在電路構(gòu)成串聯(lián)電路，如XL，XC產(chǎn)生共振，必須是串聯(lián)諧振。其特點(diǎn)是：在電路阻抗小，電流最大。電感和電容可能產(chǎn)生諧振過電壓很高，因此，產(chǎn)生串聯(lián)諧振，母差保護(hù)屏幕的零序電壓繼電器往往會(huì)被破壞。

產(chǎn)生串聯(lián)共振條件是：XL=XC，在電源頻率f（ω=2πf）、電路的電感、電容三個(gè)任何一個(gè)調(diào)整，能滿足諧振條件；另一方面，任何改變一個(gè)值，也可以摧毀原來產(chǎn)生的共振，即達(dá)到消除諧波的目的。因?yàn)榭偩€耦合器開關(guān)，不存在電源頻率的問題，共振頻率是由于電壓互感器電壓突變時(shí)造成的。

3 解決的措施

為了避免振動(dòng)操作，我們必須從產(chǎn)生條件下入手解決方案，也就是是改變引起的共振現(xiàn)象條件，只要XL≠XC，電路不會(huì)產(chǎn)生諧振。經(jīng)過多年的經(jīng)驗(yàn)表明，可以采取以下兩種措施。

3.1 設(shè)備改造

更換設(shè)備，使用一種新型的斷路器。這種開關(guān)滅弧性能好，不需要使用更多的斷裂口，其接觸壓力將不再需要并聯(lián)電容器，在電路中，由于電容量減少（只有母線接地電容），XL≠XC就不會(huì)導(dǎo)致電磁諧振。以黃埔發(fā)電廠為例，110kV系統(tǒng)，更換開關(guān)之前，使用類型為CY3少油開關(guān)，開關(guān)觸頭并聯(lián)均壓電容器，每次停母線操作時(shí)，如操作人員沒有及時(shí)回應(yīng)，母差屏幕保護(hù)零序電壓繼電器線圈絕緣也會(huì)被擊穿。

3.2 調(diào)整運(yùn)行操作步驟

根據(jù)《黃埔電廠電氣操作規(guī)程》的規(guī)定，隔離開關(guān)可以直接操作：“隔離開關(guān)電容電流母線可以拉合，也可以打開電壓相互感器電感電流（電壓互感器本身故障除外）”，所以在操作時(shí)，在執(zhí)行第一步之后，可以采取以下兩種方法來調(diào)整操作步驟，它可以達(dá)到的目的，避免產(chǎn)生共振。

（1）執(zhí)行第一步后，執(zhí)行第三步的步驟3，然后執(zhí)行第二步操作，再次執(zhí)行第三步的后續(xù)操作。也就是斷開總線電壓互感器（221PT），然后切斷總線耦合器開關(guān)（2012），斷路器再打開20121、20121刀閘。第一次打開221PT刀閘是為了電路斷路器的電感元件和電容元件斷開的目的，然后減少總線耦合器開關(guān)，電路不再存在電感（電壓互感器線拉開，母線電感很小，相對(duì)于母聯(lián)均壓電容器開關(guān)，已經(jīng)可以忽略不計(jì)），使XL≠XC，操作不會(huì)導(dǎo)致共振。

（2）執(zhí)行第一步后，先執(zhí)行第三步的第一步，然后執(zhí)行第二步，再實(shí)施第三步的后續(xù)操作。就是把20121刀閘拉開，第二是切斷2012開關(guān)，再打開另一個(gè)20122、20122PT刀閘。目的是斷開電路中的電容性元素的電感組件，使XL≠XC，這不會(huì)產(chǎn)生共振現(xiàn)象。

（3）按照正常程序，執(zhí)行第二步后，立即實(shí)現(xiàn)第三步的第一步，即切開2012開關(guān)時(shí)，立即打開20121刀閘，拉開刀閘時(shí)間越快，切開關(guān)拉刀閘要很短的間隔，不可以長(zhǎng)，否則將由諧振使母差保護(hù)零序電壓繼電器的屏幕絕緣擊穿，這需要操作員在操作之前，充分做好諧振事故預(yù)測(cè)，密切配合操作。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，經(jīng)過以上多次實(shí)踐證明，無論使用以上的任何一種方法，都可以達(dá)到防止諧振產(chǎn)生的目的。

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