電力學報bookmark0一起因諧振過電壓而引起的變壓器故障王宏飛1（1.太原第二熱電廠，山西太原030041）機理，并提出！些具體實際的抑制措施。

　　在中低壓電力系統中所發生的過電壓事故大多由諧振引起。由于諧振過電壓作用時間較長，不能用避雷器所限，且引起諧振的原因又很多，因此在選擇保護措施方面有一定難度，所以在設計和運行中，需針對具體回路進行分析、計算，找到適當的防止諧振措施，本文以大唐太原第二熱電廠的一起典型事故為例，介紹諧振過電壓的分析過程和防止措施。

　　1故障過程及現象太原第二熱電廠新機廠用電氣一次主接線見（見下頁）2003?09?07該廠79機組分別處于停機大、小修狀態，9機6kVB段處于停電檢修狀態，高壓啟動變壓器（以下簡稱高啟變）接帶機6kVA段運行，23在9機6kVB段母線恢復送電操作過程中，合1開關時，9機主控室警鈴響，DCS畫面上電氣事故跳閘顯示：609A? 1、169開關跳閘。DCS畫面上“斷水保護動作，高啟變差動、重瓦斯、輕瓦斯動作，分接開關重瓦斯動作，609B開關控制回路、6kVA段母線TV回路斷線，發電機變壓器組CPU1、CPU2啟動”光字紅燈閃光；169開關油泵運轉、合閘閉鎖、分閘閉鎖、壓力異常閉鎖，690A? 1、609B開關儲能信號“光字灰閃；電氣立盤上”控制直流系統故障總信號、備用B分支5DL（609B）保護裝置故障“光字亮；繼電保護室高啟變保護屏上”高啟變差動、輕瓦斯、重瓦斯、978機A、B分支備用側開關，7、8機A、B分支廠用側“紅燈亮；7機方面：607A、607B開關掉閘失去廠用電，保安段自動切換為老廠來電源接帶。9機立即停止任何操作，就地檢查：高啟變本體及169開關A、C相噴油、高啟變壓力釋放閥動作噴油、6kV備用小間I0B段TV間隔內避雷器A相爆、B相崩裂。匯報值長，斷開169北刀閘，斷開609A開關。

　　2故障后現場檢查處理情況現場發現高啟變釋壓閥噴油，南側（包括分支封閉母線鐵蓋上）有油跡。低壓1分支絕緣為2.5 1麟魁：飛（溢男山融赴1遽祝熱電電廠發％篦發電廠電電氣運行工：作Www.cnki.net MA低壓2分支絕緣為0M.變壓器鐵芯外引接地螺絲處有明顯電燒灼痕跡。609B? 1的電纜試驗正常，開關真空泡、絕緣子正常，開關小車下方阻容吸收器試驗中放電聲音異常，更換新品。高啟變小間備用分支Iob的TV直流電阻、絕緣電阻、交流耐壓正常。TV小車內避雷器A相爆散落的碳化硅電阻片中心無過流痕跡，其邊緣燒灼嚴重，串聯放電間隙燒灼嚴重，B相避雷器外部燒灼嚴重，瓷套裂，內部間隙及閥片基本正常。6kV備用B分支段小母線絕緣電阻、母線交流耐壓試驗正常。對變壓器吊芯檢查后發現，變壓器低壓側2分支A相出線處線匝短路，高壓側A相繞組整體變形，A相高壓繞組對鐵芯及低壓繞組擊穿，中部絕緣墊塊脫落半圈，被迫返廠更換全部線圈。對變壓器絕緣油進行氣相色譜分析顯示，總烴、乙炔等氣體含量大為超3校驗計算對6kV備用Iob段的對地電容參數和TV的激磁電抗進行鐵磁諧振校驗計算按戴維南定理可將當時運行系統作出等值LC串聯電路。其中：當時運行狀態下的母線電纜對地電容平均值為測量6kVIob段TV的激磁阻抗在線電壓下為369⑷，6kV7B段TV與6kVIob段TV型號相同，所以平均激磁阻抗為Xl=369/2=184.5k；符合鐵磁諧振發生的條件。

　　一般鐵磁諧振有幾個主要特點：①對鐵磁諧振電路，在相同的電源電勢作用下，回路可能有不止1種穩定的工作狀態，如基波的諧振狀態和非諧振狀態。電路到底穩定在那種狀態要看外界沖擊引起的過渡過程的情況，回路處在諧振狀態下，將產生過電流和過電壓，同時電路從感性突然變成容性，發生相位反傾現象。②非線性鐵磁特性是產生鐵磁諧振的根本原因，但鐵磁元件飽和效應本身也限制過電壓幅值。此外，回路損耗也使過諧振電壓受到阻尼和限制，當回路電阻大于一定的數值時，就不會出現強磁諧振過電壓往往發生在變壓器處在空載或輕載時的原因。③對串聯諧振電路來說，產生鐵磁諧振過電壓的必要條件是：w=1/jLC<叫因此鐵磁諧振可以在很大參數范圍內發生。

　　實際運行和實驗分析表明，在鐵芯電感的振蕩回路中，如果滿足一定條件，還可能出現持續性的其他頻率的諧振現象。若其諧振頻率等于工頻的整數倍，稱為高次諧波諧振過電壓。在某些特殊情況下，會同時出現2個以上諧振頻率的過電壓，但通常遇到的是單個角頻率的諧振現象。必須指出，即使在單個諧振頻率的條件下，實際波形中也往往存在一系列其他諧波分量，只是它們所占的比重要比諧振頻率分量小的多，因此在一般的分析計算中只考慮諧振諧波項和基波項，而忽略其他諧波的影響。這樣，可得出：單頻諧波諧振時的相對地電壓有效值的平方等于工頻電壓和諧振諧波分量電壓的平方和。

　　與基波鐵磁諧振的條件相類似，可以得出產生第K次諧波諧振的條件是電路中的非線性電感的第K次諧波初始感抗大于或接近于第K次諧波容抗，即：KwL>1/KwC或寫成w　　電感壓降與電流的夾角大于90°時，非線性電感呈現為負阻抗性質，它不但不從電源吸收功率，而且相反，它相當于1臺第K次諧波頻率的發電機向電路供給功率。這就是說，諧波諧振的能量是通過電感的非線性因素轉化得來的。

　　4故障分析介紹電磁諧振（分頻）一般應具備如下3個條件，①鐵磁式電壓互感器（TV）的非線性效應是產生鐵磁諧振的主要原因。②TV感抗為容抗的100倍以內，即參數匹配在諧振范圍。③要有激發條件，如：投入和斷開空載母線、TV突然合閘、單相接地突然消失、外界對系統的干擾或系統操作產生的過電壓等。由前面分析可知，本次事故中具備了全部3個條件，導致了此次事故。

　　經檢查分析，太原第二熱電廠高啟變B段避雷器A相散落碳化硅電阻無過流痕跡，邊緣燒灼嚴重，放電間隙燒灼嚴重，調查老廠故障錄波器波圖后，基本判斷為過電壓原因。分析具體過程為：合609B? 1開關，因其真空泡內觸頭彈跳，造成過電壓，609B一2小車的TV飽和，電感參數變化，發生鐵磁諧振，路、嚴重過負荷、噴油。高啟變高壓側A相繞組瞬間對地閃絡，電壓到零20ms繼而引發A相繞組接地，100ms后，169開關跳閘，169開關A、C相噴油。