基于城市配网10kV系统的铁磁谐振思路研究

（广东电网公司珠海供电局，广东 珠海 519000）

基于城市配网10kV系统的铁磁谐振思路研究

杜国森

（广东电网公司珠海供电局，广东 珠海 519000）

随着城市的发展以及电力需求的增加，10kV配电网改造导致铁磁谐振对于电网安全稳定运行影响越来越突出，本文将以不接地电网系统为例，在对于10kV城市配电网不接地系统中铁磁谐振产生的原因分析基础上，对其对于电网安全运行的影响以及铁磁谐振消除措施进行总结论述，以保证电网的安全稳定运行，促进城市发展提升。

城市配网；10kV；电网改造；电缆线路；铁磁谐振；产生原因；消除；分析

在城市建设发展中，10kV电网系统随着城市建设速度的不断加快以及用电量需求的不断增加，逐渐不能够满足城市用电需求，对于电网的运行安全也有着极大的不利影响，为了满足城市快速发展情况下的用电需求，保证电网系统的安全稳定运行，进行城市电网线路的升级改造已经成为当前城市电网建设与发展所面临的重要问题。但是，另一方面，随着城市电网改造力度的不断加大，原有的10kV电网系统在经过大量的电缆线路改造升级与重新建设后，由于电缆线路数量的逐渐增多，导致电网系统中的对地电容以及电流量也出现大幅度的提升，造成电网线路中的铁磁谐振现象发生，而电网线路中的铁磁谐振容易造成过电压，对于电网安全造成极大威胁，进而损坏电网设备，诱发电力事故，严重影响着电网线路的安全稳定运行。

一、城市配网10kV系统铁磁谐振产生原因分析

1 城市配网不接地系统中铁磁谐振现象分析

在城市配电网系统中，由于电力系统本身就是一个较为复杂的电力网络系统，由许多的电感以及电容元件组成，尤其是在不接地的10kV城市配网系统中，常常容易因为电感以及电容元件运行电波的干扰，导致电网系统中出现铁磁谐振现象，不仅影响着电网系统电力设备的安全与正常运行，而且对于整个电网系统的安全稳定运行都有着极大的不利作用和影响。通常情况下，在不接地10kV城市配网系统中，电网系统的谐振回路主要是由带铁芯的电感元件，像电压互感器等，和电网系统中存在的电容元件，包括电缆线路以及电容补偿器等，共同组成10kV不接地城市配网系统中的谐振回路，因此，在该电网系统工作运行过程中，由于受到铁芯饱和作用的影响，使得带有铁芯的电感元件其电感参数呈现非线性变化，而这种具有非线性变化的电感元件回路在一定的谐振条件下，就会产生铁磁谐振，从而对于电网系统的安全稳定运行造成不利影响。

2 城市配网不接地系统铁磁谐振现象产生原因

在城市配电网系统中，对于中性点的不接地系统来讲，通常情况下系统中变电站母线会连接有含有Yo接线的电磁式电压互感器，因此在电力系统中，电网的对地参数除了包含有电力导线以及电力设备的对地电容外，还包含有电压互感器的励磁电感，因此，在电网系统发生单相接地的情况下，接地故障点在经过电网系统的电容电流，而未接地电网中的两相相电压电就会发生升高现象，成为线电压，在经过电压互感器的中性点接地时就会构成零序回路，同时，在这种情况下，会产生电网系统中性点部分的位移电压，并成为振荡电压的等效电源，从而造成电网系统中零序回路中的电气参数值都会随之发生变化。值得注意的是，在上述的电网系统中，电压互感器中的铁芯电感参数的变化情况是根据铁芯的饱和程度而发生变化的，因此，在电网系统工作运行中，一旦出现弧光接地现象，必然会导致系统出现暂态的涌流，而这一瞬间突变过程中，电网系统的电压互感器高压线圈的非接地两相励磁电流就会出现突然性的增大，达到饱和状态，因此导致电感参数也会随之发生相应的变化。

此外，在电网系统中的零序回路铁芯电感等值感抗和电网系统中分布电容的容抗值相等或者是基本相近的情况下，电网系统工作运行中就会发生相应的串联谐振现象。值得注意的是，由于电网系统工作运行中接地电弧进行熄灭的时间不同，并不是在每次在电网系统出现单相接地故障的情况时，系统的电压互感器就会随之产生较大的励磁电流，因此，电网系统工作运行中，也并不是每次都会出现串联谐振现象。而通常情况下，在电网系统发生非线性串联谐振时，系统的过电压幅值就会增高至相电压的2倍到3倍，并且作用影响的时间比较长；同时，在电网系统出现基频谐振的情况下，系统还有可能会发生高频以及分频谐振，如果两者的作用进行相互叠加，对于电网系统工作运行的不利影响将会更大，也是电网系统中研究与关注的重点。

二、城市配网不接地系统铁磁谐振的消除措施

1 城市配网不接地系统铁磁谐振对电网影响分析

铁磁谐振作为一种电力故障对于电网的安全稳定运行有着极大的不利作用和影响，突出表现为以下几点。

首先，在电网工作运行中，如果发生单相接地故障，就会导致接地电弧不能够自动的熄灭，从而必然会造成电网系统工作运行中产生电弧过电压，通常情况下这种电弧过电压表现为正常相电压的3倍到5倍之间，甚至会超过这一电压范围，就会对于电网系统中绝缘性能相对比较薄弱的地方造成放电击穿，而且电网系统在这种过电压作用影响下，还会出现第二点接地，甚至演变成为相间短路故障等，对于电网设备造成损坏，导致电网停电事故发生，严重威胁电网的安全与稳定工作运行。

其次，在电网运行中，如果发生铁磁谐振事故，还容易造成电压互感器一次励磁电流出现急速增加，从而导致电网线路中的高压熔丝出现熔断，影响电网的安全稳定运行。即使电网工作运行中，铁磁谐振导致的电网电流并没有达到高压熔丝熔断的能力范围，但是谐振所产生的电流值也会超过电压互感器的额定电流，使得电网在长时间的过电流运行状态下，必然导致电网电压互感器出现烧损，影响电网的安全稳定工作运行。

再次，在电力系统工作运行过程中，一旦发生铁磁谐振故障，就会导致电力线路在运行中从原有的感性状态转变成为容性状态，从而使电流基波相位发生发转，出现相位反倾现象，造成电网电路中的逆序分量比正序分量高，造成小容量异步发电机出现反转情况，影响电

网的安全稳定工作运行。

2 城市配网不接地系统铁磁谐振消除措施

进行城市配网中不接地系统铁磁谐振现象的消除，通常情况下应注意从改变电感电容的参数进行谐振条件破坏，或者是通过过吸收以及消除谐振能量来控制谐振产生，甚至通过使谐振受到阻尼从而消失。

首先，通过改变电感电容的参数来破坏谐振产生的条件，以控制谐振发生，需要在电力系统中通过使用励磁特性比较好的电压互感器，以在电网工作运行中改变电感电容的数值变化，控制铁磁谐振现象发生。通常情况下，在电网工作运行中电压互感器的伏安特性相对较好，在一般的过电压电流中国不会出现饱和情况，因此对于抑制铁磁谐振发生具有良好作用和效果。其次，在电网工作运行中，通过在电网母线中安装设置中性点接地的三相星形电容器组，以加强电网运行中的对地电容，来控制铁磁谐振的发生也有较为突出的作用优势。最后，还可以通过在电网的电压互感器一次侧中性点通过零序电压互感器进行接地设置，来抑制铁磁谐振的发生，通常情况下，这种方式连接实现的电压互感器也被称为是抗谐振电压互感器。

结语

不接地系统城市配网运行中出现的铁磁谐振对于电网的安全稳定工作运行有着极大的不利作用和影响，进行其产生原因与消除措施的分析论述，有利于保证电网安全稳定工作运行，具有积极作用和意义。

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