信息詳細內容一、諧振過電壓的產生原因及危害
電廠中存在著大量儲能元件，即儲存靜電能量的電容元件（電纜等導線的對地電容和相間電容，串、并聯補償電容器組，各種設備的雜散電容等）和儲存磁能的電感元件（變壓器、互感器、發電機、消弧線圈、電抗器以及各種雜散電感等）。電網中的電感、電容元件，在一定電源的作用下，并受到操作或故障的激發，使得某一自身振蕩頻率與外加強迫頻率相等，形成周期性或準周期性的劇烈振蕩，電壓振幅急劇上升，出現嚴重諧振過電壓。
諧振過電壓的持續時間較長，甚至可以穩定存在，直到破壞諧振條件為止。諧振過電壓可在各級電網中發生，危機絕緣，燒毀設備，破壞保護設備的保護性能，甚至引發不可預知的災難性后果。
二、諧振過電壓的類型及相應抑制方法
在電力生產和電力運行的中、低壓電網中，故障的形式和操作方式是多種多樣的，諧振性質也各不相同。因此，應該了解各種不同類型諧振的性質與特點，掌握其振蕩的性質和特點，以便制定防振與消振的對策與措施。
各種諧振過電壓可以歸納為三種類型：線性諧振過電壓、鐵磁諧振過電壓和參數諧振過電壓。
（1）線性諧振過電壓
線性諧振過電壓的特點：
A.參與諧振的各電氣參量均為線性。電感元件不帶鐵芯或帶有氣隙的鐵芯，并與電容元件組成串聯回路。
B.諧振發生在電網自振頻率與電源頻率相等或相近時。
C.多為空載線路不對稱接地故障的諧振、消弧線圈補償網絡的諧振和某些傳遞過電壓的諧振等。
在我院電氣專業的日常設計中，主要碰到消弧線圈補償網絡的諧振問題。當消弧線圈網絡在全補償運行狀態，也即脫諧度v=0，此時如果發生單相接地，導致網絡中出現零序電壓，進而便可引發消弧線圈與導線對地電容的串聯線性諧振。
從理論上來講，限制這種過電壓的方法是使回路脫離諧振狀態。在實際的工程設計中，消除這種諧振的方法是采用欠補償或過補償運行方式。
A.一般裝在電網的變壓器中性點的消弧線圈，以及具有直配線的發電機中性點的消弧線圈采用過補償方式，也即脫諧度v＜0。這樣可以保證在線路進行切除操作時或發生線路斷線時，使容抗更大，不會發生諧振。
B.對于采用單元連接的發電機中性點的消弧線圈，一般采用欠補償方式，也即脫諧度v＞0。這是因為單元接線的網絡容抗比較固定，不易發生斷線；而采用欠補償方式，發電機回路容量較大，對于限制電容耦合傳遞過電壓有利。
（2）參數諧振過電壓
參數諧振過電壓的特點：
A.與電容組成諧振回路的電感參數作周期性變化，變化頻率一般為電源頻率的偶數倍。
B.諧振所需能量由改變電感參數的原動機供給，它不僅可補償回路中電阻的損耗，并且使回路的儲能愈積愈多，保證了諧振的發展。
C.諧振過電壓和電流理論上能趨于無限大。但是由于實際上常受電感磁飽和的影響，使回路自動偏離諧振條件，使過電壓不致無限增大。
在實際工程中，發電機是引發參數諧振過電壓的“罪魁禍首”。不過，由于在正式投入運行前，生產發電機的設計部門要進行自激的校核，避開諧振點，因此一般不會出現參數諧振過電壓。
（3）鐵磁諧振過電壓
鐵磁諧振過電壓的特點：
A.諧振回路由帶鐵芯的電感元件（如空載變壓器、電壓互感器）和系統的電容元件組成。因鐵芯電感元件的飽和現象，使回路的電感參數呈非線性。
B.諧振頻率可以等于電源電源頻率（基波共振），也可為其簡單分數（分次諧波共振）或簡單倍數（高次諧波共振）。
C.在一定的情況下可自激產生，但大多需要有外部激發條件。回路中事先經歷過足夠強烈的過渡過程的沖擊擾動。這種諧振可以突然產生或消失。當激發消除后，常能夠自保持。
D.在一定的回路損耗電阻的情況下，其幅值主要受到非線性電感本身嚴重飽和的限制。
引起鐵磁諧振的原因與設計時的主要抑制方法：
A.斷線引起的鐵磁諧振過電壓
電網因斷線、斷路器非全相運行動作、熔斷器一相或兩相熔斷等而造成非全相運行時，電網電容與空載或輕載運行的變壓器的勵磁電流可能組成多種多樣的串聯諧振回路，產生基頻、分頻或高頻諧振。它可使電網中性點位移、絕緣閃絡、避雷器爆炸。
在實際工程的設計與運行中中，常采取以下措施抑制斷線引起的鐵磁諧振過電壓：
a)在線路上不采用熔斷器。
b)采取措施，保證斷路器不發生非全相拒動，或在發生拒動時，利用保護裝置作用于上一級跳閘。
c)在中性點接地電網中，操作中性點不接地的負載變壓器時，將變壓器中性點臨時接地。
B.電磁式電壓互感器引起的的鐵磁諧振過電壓
中性點不接地系統中，由于電壓互感器突然合閘，一相或兩相繞組出現涌流，線路單相弧光接地時出現暫態涌流以及發生傳遞過電壓時，可能使電磁式電壓互感器三相電感程度不同地產生嚴重飽和，形成三相或單相共振回路，激發各次諧波諧振過電壓。其中以分頻諧振過電壓危害最大，嚴重時可使電壓互感器過熱爆炸。
在實際工程的設計中，每個電廠項目都避免不了使用電磁式電壓互感器。我院電氣專業常采取以下措施消除由于電壓互感器飽和引起的鐵磁諧振過電壓：
a)選用勵磁特性較好的電磁式電壓互感。我院在設計中選型時，選用優質產品來保證勵磁特性的良好性，比如選用大一互、大二互的產品。
b)在零序回路中加阻尼電阻。在八九十年代的時候，常常采用在電壓器開口三角繞組兩端接入白熾燈的方法來抑制鐵磁諧振過電壓。在現在的設計中，可以選用中性點虛擬接地柜來抑制鐵磁諧振過電壓。我院在平原縣30MW生物質能熱電聯產項目、中節能（煙臺）生物質熱電工程等項目中選用合肥溢鑫電力科技有限公司生產的OXJ虛擬接地及電壓互感器柜都取得了良好的運行效果。
c)在電壓互感器一次繞組的中性點或開口三角繞組裝設專用消諧器。我院在聯邦制藥（內蒙古）有限公司5×260t/h鍋爐煙氣脫硫工程等項目中選用安徽山川電力技術有限公司生產的SYG系列過電壓監控抑制柜來防治鐵磁諧振過電壓，取得了良好的效果。同時，我院正在設計中的XX紙業有限公司熱電聯產工程選用了安徽巨森電器有限公司JSE-WGY過電壓抑制綜合裝置。
C.串聯補償引起的鐵磁諧振過電壓
串聯補償引起的鐵磁諧振在電廠中很少會遇到，當存在這種諧振的可能性時，可以利用串聯補償裝置的主保護間隙，將阻尼電阻接入回路中。
三、結語
諧振過電壓廣泛地存在于電廠的運行之中，具有隨機性、不可預測性和破壞性強的特點。一次電廠的普通例行操作，一次電動機的短時過流等，都可能會在電廠中引起諧振過電壓。因此在電廠設計的大量相關規范與設計手冊中中，如《小型火力發電廠設計規范》、《電力工程電氣設計手冊電氣一次部分》、《工業與民用電力裝置的過電壓保護設計規范》、《電力裝置的過電壓保護設計規范》等等規范中都對諧振過電壓的抑制做出了嚴格詳細的規定，足見防治諧振過電壓在電廠中的重要性與必要性。
諧振過電壓在電廠正常運行中出現的頻率高且危害大，一旦發生過電壓，往往造成電氣設備的損壞，甚至引發大面積停電的事故。為減少電廠業主的損失，我院電氣專業在電廠設計中，根據不同的工程所特有的特點，對電廠可能發生諧振過電壓的節點進行嚴格必要的預估與安排，采取了從根源上消除產生諧振過電壓的基礎的的方法，當由于系統運行方式從根源上無法消除時，則采取抑制過電壓的方法，全部有效的消除或抑制了諧振過電壓，大大降低了電廠的事故率，提高了電廠的安全性。
四、參考書目
1、《電力工程電氣設計手冊 電氣一次部分》 水利水電部西北電力設計院 中國電力出版社 1989.12
2、《高電壓技術》第二版 浙江大學 趙智大 中國電力出版社 2010.6
3、《小型火力發電廠設計規范》GB50049-2011 中國計劃出版社 2011.11
4、合肥溢鑫電力科技有限公司OXJ虛擬接地及電壓互感器柜樣本
5、安徽山川電力技術有限公司SYG系列過電壓監控抑制柜樣本 2007第二版
6、安徽巨森電器有限公司JSE-WGY過電壓抑制綜合裝置樣本
作者：撒同穎 姜雪 指導：楊志偉 楊敏
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