高压母线停运过程中产生电磁谐振的原因与预防

贾宇　崔健

摘 要：本文分析高压220kV母线停运中出现电磁谐振的原因，阐述了如何制定解决方案解决设备和操作人员的操作方法及预防措施。

关键词：高压母線停运；电磁谐振；原因；预防措施

中图分类号：TM864 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）22-0131-01

1 前言

发电厂和变电站总线需要维护时，操作人员必须进行重排母线和母线停运等操作。重组后的总线电源和负载后，当打开总线耦合器断路器（2012）时，关闭设备的总线并产生共振现象，这将导致中央信号屏停运母线电压仪表运行、关闭总线频率表和母差保护屏障的零序电压继电器发生剧烈运动，甚至烧毁了零序电压继电器，导致设备的损坏，增加维护人员的工作量。

2 发生串联谐振的原因分析

2.1 系统电容的构成

系统连接模式：双总线并行操作，为硬连接，如图1所示。系统电容器主要由两个方面组成：

（1）在母线上的电压互感器、避雷器和断路器的总数量，其总线等于C1。（2）lw6-220w开关电压电容C（并联）。为了提高电弧性能，本文的主要目的是为了防止断路器在断路器中各断口的电压分布。因此，电压电容C与lw6-220w开关并联。

2.2 系统电感的构成

系统电感由母线、电压互感器、母线耦合器开关、避雷器等组成L1。母线、开关主要是电阻元件，活性抗电成分少，与电压互感器相差很大，这是微不足道的。系统的电感主要由电压互感器和一个R、L、C的串联电路组成。

我们知道系统电感（L）和母线电压互感器、总线耦合器开关、电涌保护器等在总线上。总线上、开关电阻元件，无功元件，很少与电感装置相比较，在这里可以忽略不计，系统的电感主要由电压互感器和一个R、L、C的串联电路组成，如图2所示。

2.3 谐振产生的原因

谐振电路的谐振的原因与电路中电阻无关，所以不要讨论电路中的电阻组件。共振的形成是由电路中电容的大小、电感器大小决定的。电阻和电容在电路构成串联电路，如XL，XC产生共振，必须是串联谐振。其特点是：在电路阻抗小，电流最大。电感和电容可能产生谐振过电压很高，因此，产生串联谐振，母差保护屏幕的零序电压继电器往往会被破坏。

产生串联共振条件是：XL=XC，在电源频率f（ω=2πf）、电路的电感、电容三个任何一个调整，能满足谐振条件；另一方面，任何改变一个值，也可以摧毁原来产生的共振，即达到消除谐波的目的。因为总线耦合器开关，不存在电源频率的问题，共振频率是由于电压互感器电压突变时造成的。

3 解决的措施

为了避免振动操作，我们必须从产生条件下入手解决方案，也就是是改变引起的共振现象条件，只要XL≠XC，电路不会产生谐振。经过多年的经验表明，可以采取以下两种措施。

3.1 设备改造

更换设备，使用一种新型的断路器。这种开关灭弧性能好，不需要使用更多的断裂口，其接触压力将不再需要并联电容器，在电路中，由于电容量减少（只有母线接地电容），XL≠XC就不会导致电磁谐振。以黄埔发电厂为例，110kV系统，更换开关之前，使用类型为CY3少油开关，开关触头并联均压电容器，每次停母线操作时，如操作人员没有及时回应，母差屏幕保护零序电压继电器线圈绝缘也会被击穿。

3.2 调整运行操作步骤

根据《黄埔电厂电气操作规程》的规定，隔离开关可以直接操作：“隔离开关电容电流母线可以拉合，也可以打开电压相互感器电感电流（电压互感器本身故障除外）”，所以在操作时，在执行第一步之后，可以采取以下两种方法来调整操作步骤，它可以达到的目的，避免产生共振。

（1）执行第一步后，执行第三步的步骤3，然后执行第二步操作，再次执行第三步的后续操作。也就是断开总线电压互感器（221PT），然后切断总线耦合器开关（2012），断路器再打开20121、20121刀闸。第一次打开221PT刀闸是为了电路断路器的电感元件和电容元件断开的目的，然后减少总线耦合器开关，电路不再存在电感（电压互感器线拉开，母线电感很小，相对于母联均压电容器开关，已经可以忽略不计），使XL≠XC，操作不会导致共振。

（2）执行第一步后，先执行第三步的第一步，然后执行第二步，再实施第三步的后续操作。就是把20121刀闸拉开，第二是切断2012开关，再打开另一个20122、20122PT刀闸。目的是断开电路中的电容性元素的电感组件，使XL≠XC，这不会产生共振现象。

（3）按照正常程序，执行第二步后，立即实现第三步的第一步，即切开2012开关时，立即打开20121刀闸，拉开刀闸时间越快，切开关拉刀闸要很短的间隔，不可以长，否则将由谐振使母差保护零序电压继电器的屏幕绝缘击穿，这需要操作员在操作之前，充分做好谐振事故预测，密切配合操作。

4 结语

总而言之，经过以上多次实践证明，无论使用以上的任何一种方法，都可以达到防止谐振产生的目的。

参考文献

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