电力系统铁磁谐振研究现状(2)

北极星电力网技术频道作者:金雄飞，李之昆 2012/5/31 9:09:01

3.2减少同一网络中并联电压互感器台数

同一电网中，并联运行的电压互感器台数越多，总的伏安特性会变得越差，总体等值感抗也越小，如电网中电容电流较大，则容易发生铁磁谐振。所以变电所母线并联运行时，只需投入一台作绝缘监视用，其余退出。若不能退出时，可将其高压侧接地的中性点断开。用户变电所的电压互感器中性点应不接地，只作为侧量仪表和保护用。

3.3每相对地加装电容器

XC/XL≤0.01时，不易发生铁磁谐振，因此在10 kV以下的小变电所可加装中性点接地的电容器组或用一般电缆代替架空线。对大变电所连接有多台电压互感器的情况，因需增装电容量较大，不宜采用。对于空母条件下的铁磁谐振，可利用投入空载线路的办法消除。

3.4系统中性点经消弧线圈或电阻接地

中性点经消弧线圈接地的方法相当于在电压互感器每一相励磁电感上并联一个消弧线圈的电感，因消弧线圈的电感较电压互感器对地的电感小，差几个数量级，完全打破了参数匹配的关系，使铁磁谐振不易发生。中性点经电阻接地的方法可以限制各类故障时中性点位移电压幅值，从而抑制了铁磁谐振的发生。

3.5高压侧中性点串接单相电压互感器

在电压互感器高压侧中性点串接单相电压互感器(即零序电压互感器)，结构和原理如图2所示。它由4台单相电压互感器组成，其中3台为主电压互感器(三组线圈分别为P1、P2、P3，其中P1为一次线圈，P2为二次辅助线圈，P3为二次线圈)，一台为零序电压互感器(一、二次线圈分别为P4、P5)。主电压互感器一次线圈P1接成星形，其中性点经零序电压互感器接地，主电压互感器二次辅助线圈P2接成闭口三角形。YJ为接地继电器。

该方案相当于中性点接入一个高阻抗，其结果使三相电压互感器的等值感抗显著增大，从而易实现XC/XL≤001的条件，避免了由于饱和而引起的铁磁谐振。但同一电网中，如有多组电压互感器，则必须每组均按此接线方能有效，且三相电压互感器中性点对地电压(零序电压)亦被抬高。

3.6在电压互感器高压侧中性点串接电阻

该方法中串入的电阻实际上等价于每相对地串接，也就是在铁磁谐振的串联谐振回路中串入电阻。此电阻可增大系统阻尼，消耗谐振的幅度和能量。虽然电阻值越大，抑制谐振效果越好，但阻值太大会影响系统接地保护的灵敏度，电压互感器中性点电位要抬高，有可能超过半绝缘电压互感器中性点的绝缘水平。

3.7开口三角绕组加阻尼电阻

相当于将电阻R△接至变压器中性点上，故阻值愈小，就愈能抑制谐振的发生。如果R△为零，即开口三角绕组短接，相当于电网中性点直接接地，也就不存在发生铁磁谐振的条件了。

3.8开口三角绕组加装消谐装置

这种方法对已运行系统是简便而有效的措施。其原理在此不做赘述。在实际应用中都有较好的效果。

4 铁磁谐振研究现状评价

多年来，国内外专家学者对铁磁谐振做了大量理论研究和实验分析。在理论研究方面，阐明了这类非线性谐振问题中所蕴含的不同于线性谐振的丰富内容，提供了坚实的理论基础。在实验分析方面，通过现场模拟试验对铁磁谐振的发展过程和谐振条件进行了大量研究，揭示了铁磁谐振的内在规律，并在此基础上研制了几种消谐装置。近几年来，非线性振动理论、分叉理论、模糊理论、混沌理论等方法的引入不仅扩大了研究领域，而且给研究带来了很大方便。同时大量数学工具如Matlab和Mathematic的使用也为铁磁谐振的研究提供了便利条件。随着研究的不断深入和发展，对铁磁谐振研究已达到了一个新高度。

到目前为止，国内对于铁磁谐振的数值仿真计算研究实际上可分为两类。

① 在最简化的数学模型基础上，用一些拟定参数进行计算得出有关铁磁谐振的规律。可利用的方法有图解法、谐波平衡法、相平面法、描述函数法等，但这些方法只能进行定性的分析或稳态情况下的定性计算，对于三相非线性电路的定量计算缺少全面有效的算法，所以这些方法很难取得好的效果。

② 采用电力系统电磁暂态计算程序等电力系统专用仿真计算程序，对实际系统进行仿真计算。实际上此类程序并没有专门针对铁磁谐振现象进行计算，所以仿真效果并不是很理想。

5 结论

长期以来电力系统谐振过电压严重威胁着电网的安全，特别是对中性点不直接接地系统，铁磁谐振所占的比例较大。因此对此类铁磁谐振问题研究得较多，其中不乏新的消谐装置的出现。但对中性点直接接地系统的铁磁谐振研究较少。随着电网的日趋发展，中性点直接接地系统的铁磁谐振问题越来越严重，出现的概率越来越大，也应引起人们的重视。今后应深入研究中性点直接接地系统的铁磁谐振以及消谐措施，为电力系统安全运行提供参考依据和良好的预防作用。

参考文献

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