本期我們一起學(xué)習(xí)的內(nèi)容是鐵磁諧振與PT消諧裝置,。

消弧和消諧的區(qū)別是什么？消弧和消諧的區(qū)別消?。涸谥行渣c(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中,，當(dāng)發(fā)生單相接地短路時(shí)，中性點(diǎn)電位將上升到相電壓,，這時(shí)流經(jīng)消弧線圈的電感電流與單相接地的電容性故障電流相互抵消,，使故障電流得到補(bǔ)償，補(bǔ)償后的殘余電流變得很小,，不足以維持電弧,，從而自行熄滅。

鐵磁諧振形成原理

在中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)中，電壓互感器PT通常接在母線上,，其一次側(cè)繞組接成星形,，中性點(diǎn)直接接地，因此各相對(duì)地勵(lì)磁電感與導(dǎo)線對(duì)地電容之間各自組成獨(dú)立的振蕩回路,，并可看成是對(duì)地的三相負(fù)荷,。

正常工況下，三相對(duì)地負(fù)荷是平衡的,，電網(wǎng)的中性點(diǎn)處在零電位,。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生沖擊擾動(dòng)時(shí)，可能使一相或兩相的對(duì)地電壓瞬間提高,，使得電壓互感器的勵(lì)磁電流突然增大而發(fā)生飽和,，其等值勵(lì)磁電感相應(yīng)減小，可能與系統(tǒng)對(duì)地電容形成參數(shù)匹配,，從而引發(fā)鐵磁諧振現(xiàn)象,，造成系統(tǒng)過(guò)電壓和PT繞組過(guò)電流。

1、為何鐵芯飽和后電感減小

上述鐵磁諧振的形成原理,，有一句話可能不好理解：鐵芯飽和后勵(lì)磁電感相應(yīng)減小,。從物理意義上說(shuō)，電感是表征電感元件存儲(chǔ)磁場(chǎng)能力的參數(shù),，在數(shù)值上等于單位電流產(chǎn)生的磁鏈,。

上述推導(dǎo)也可以解釋為什么當(dāng)正常運(yùn)行時(shí)PT的勵(lì)磁電抗很大，當(dāng)鐵芯飽和時(shí)勵(lì)磁電抗很小,。

設(shè)L0為PT三相并聯(lián)的等值電抗，3C0為線路對(duì)地電容,。當(dāng)L0與3C0回路達(dá)到固定震蕩頻率時(shí),，會(huì)產(chǎn)生諧振現(xiàn)象,。隨著系統(tǒng)對(duì)地電容3C0的增大,，依次發(fā)生高頻、基頻,、分頻諧振（稍后我們會(huì)介紹這三種諧振的特點(diǎn)和危害）,。諧振一旦形成，其狀態(tài)可能自保持,，并維持很長(zhǎng)時(shí)間,。

如上圖所示，橫坐標(biāo)為：系統(tǒng)每相對(duì)地容抗與額定線電壓下PT繞組勵(lì)磁電抗的比值,?？v坐標(biāo)為鐵磁諧振激發(fā)電壓Ex與PT工作線電壓Ux的比值。1表示分頻諧振,，2表示基頻諧振,，3表示高頻諧振。

從上圖可以看出,，隨著橫坐標(biāo)容抗與感抗比值的增大,，系統(tǒng)分別處于1/2次諧振、基波和高頻諧波諧振區(qū)域,，不同頻率諧振區(qū)的最低臨界激發(fā)電壓逐漸增大,，分頻諧振所需的激發(fā)電壓最低，因此在實(shí)際運(yùn)行條件下,，只要滿(mǎn)足一定的參數(shù)條件,，分頻諧振是最容易發(fā)生的。

3,、諧振特點(diǎn)及危害

基波諧振：系統(tǒng)兩相對(duì)地電壓升高,，一相對(duì)地電壓降低，但不為零。中性點(diǎn)對(duì)地電壓(可由互感器輔助繞組測(cè)得電壓)略高于相電壓,，類(lèi)似單相接地,；或者是兩相對(duì)地電壓降低，一相對(duì)地電壓升高,，中性點(diǎn)有電壓,。前者更為常見(jiàn)。

分頻諧波共振：三相電壓同時(shí)升高,，中性點(diǎn)有電壓,，這時(shí)電壓互感器一次電流可達(dá)正常額定電流的30～50倍甚至更高。中性點(diǎn)電壓頻率大多為1/3工頻或1/2工頻,。因?yàn)轭l差,，三相電壓表出現(xiàn)低頻擺動(dòng)。

高次諧波共振：往往三相電壓同時(shí)升高,，中性點(diǎn)有較高電壓,，頻率主要是三次諧波。

分次諧波諧振時(shí)過(guò)電壓并不高,，但電壓互感器電流極大,，易使PT因過(guò)熱而爆炸；基波諧振時(shí)電流并不大,，而過(guò)電壓較高,；高次諧波諧振時(shí)，一般電流不大,，過(guò)電壓很高,，經(jīng)常使設(shè)備絕緣損壞。

4,、消諧方法

產(chǎn)生條件

要想針對(duì)諧振采取針對(duì)性解決措施,，首先要了解鐵磁諧振產(chǎn)生的條件：

①中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)

②非線性電感元件和電容元件組成的振蕩回路

③振蕩回路中的損耗足夠小，所以諧振實(shí)際上多發(fā)生在系統(tǒng)空載或輕載時(shí)

④電感的非線性要相當(dāng)大

⑤有激發(fā)作用,，即系統(tǒng)有某種電壓,、電流的沖擊擾動(dòng)，如跳合閘,、瞬間短路等,。

為了消除PT的鐵磁諧振過(guò)電壓，主要從改變電感電容參數(shù)和消耗諧振能量?jī)煞矫鎭?lái)考慮,。系統(tǒng)的運(yùn)行方式是實(shí)時(shí)變化的,，即使在選擇設(shè)備時(shí)盡量避免電感電容參數(shù)耦合，但仍無(wú)法完全避免諧振產(chǎn)生,。消耗諧振能量方面目前系統(tǒng)中較常使用的有一次消諧器和二次微機(jī)消諧器,。

一次消諧器是高容量非線性電阻，安裝在電壓互感器一次繞組中性點(diǎn)，正常運(yùn)行時(shí)阻值很大,，單相接地或其他原因中性點(diǎn)電位升高,，則電阻值下降，減小中性點(diǎn)偏移度,，快速抑制過(guò)電壓,，避免諧振。另外,，由于 6～35kV電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地,，母線上 Y0 接線的 PT 一次繞組將成為該電網(wǎng)對(duì)地唯一金屬性通道，當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生單相接地或接地消失時(shí),，電網(wǎng)對(duì)地電容通過(guò)PT一次繞組有一個(gè)充放電過(guò)渡過(guò)程,，此時(shí)常有最高幅值達(dá)數(shù)安培的工頻半波涌流通過(guò)PT，此電流有可能將PT高壓熔絲熔斷,。在電壓互感器中性點(diǎn)安裝一次消諧器能有效限制這類(lèi)涌流,，避免了熔絲熔斷。

二次消諧是在電壓互感器的二次開(kāi)口三角繞組裝設(shè)的微機(jī)消諧裝置,，能夠?qū)?PT 開(kāi)口三角電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)循環(huán)檢測(cè),。正常工作情況下，該電壓較小,，裝置內(nèi)的大功率消諧元件（可控硅）處于阻斷狀態(tài)，對(duì)系統(tǒng)無(wú)任何影響,。當(dāng)檢測(cè)到開(kāi)口三角電壓大于 30V 時(shí),，表示有故障發(fā)生，于是裝置開(kāi)始對(duì)開(kāi)口三角電壓進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,。通過(guò)數(shù)字測(cè)量,、濾波、放大等數(shù)字信號(hào)處理技術(shù),，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,、計(jì)算，判斷出當(dāng)前的故障狀態(tài),。如果出現(xiàn)某種頻率的鐵磁諧振 （一般在17~150Hz 之間）,，CPU 立即啟動(dòng)消諧電路（使可控硅導(dǎo)通），讓鐵磁諧振在強(qiáng)大的阻尼下迅速消失,。 在開(kāi)口三角處并聯(lián)消諧電阻,，若消諧裝置內(nèi)部可控硅出現(xiàn)故障，報(bào)警接點(diǎn)導(dǎo)通啟動(dòng)交流接觸器,，接觸器啟動(dòng)大容量電阻,，從而消除諧振。系統(tǒng)發(fā)生鐵磁諧振時(shí)，裝置瞬時(shí)啟動(dòng)消諧元件,，將 PT 開(kāi)口三角繞組瞬間短接,，產(chǎn)生強(qiáng)大阻尼，從而消除鐵磁諧振,。

主要難點(diǎn)

微機(jī)消諧裝置的主要難點(diǎn)在于對(duì)基波諧振和單相接地的區(qū)分,，通常，將當(dāng)U0≥ 150V時(shí)定為基頻諧振,；當(dāng)30V≤U0<145V時(shí)定為單相接地故障,。另外鐵磁諧振時(shí)PT電感與線路電容構(gòu)成諧振回路，此時(shí)各線路對(duì)地電容電流為零,，因此不存在零序電流,；而單相接地時(shí)各線路出現(xiàn)零序電流。