煤矿电网铁磁谐振案例分析

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1、煤矿电网铁磁谐振现象分析摘要：介绍了某煤矿6KV电气系统发生铁磁谐振，产生谐振过电压，最终造成3根6kV电缆绝缘击穿爆破，导致影响生产近8各小时。分析了事故的原因，阐明了暴露的问题，给出了防范措施，指出为消除铁磁谐振，应在中心点不接地系统中每组电压互感器的高压绕组中心点装上消谐器；当发生铁磁谐振现象时消除谐振现象的方法。关键词：6KV不接地系统铁磁谐振闪络放电1、铁磁谐振现象简介在6〜35kV中性点不直接接地的系统中，当具备一定的激发条件时，如出现电压互感器突然合闸、单相接地突然消失、外界对系统的干扰或系统操作产生的过电压等情况，由于变压器、电压互感器、消

2、弧线圈等设备铁心电感的磁路饱和作用，容易激发产生持续的铁磁谐振。铁磁谐振可以是基波谐振、高次谐波谐振、分次谐波谐振，这种谐振产生的过电压幅值虽然不高，但因过电压频率往往远低于额定频率，铁心处于高度饱和状态，其表现形式可能是相对地电压升高、励磁电流过大或以低频摆动引起绝缘闪络、避雷器炸裂、高值零序电压分量产生、虚幻接地现象出现和不正确的接地指示，严重时还可能诱发保护误动作或在电压互感器中出现过电流引起电压互感器烧坏。2、事故经过及原因分析2009年8月26日11时15分，某煤矿35KV变电站值班员发现接地装置报警，同时系统电压不稳定，值班员听到主控室后电缆沟

3、内有放电声，跑出去观察发现是一号井III路供电电缆，值班员立即停掉一号井III路，但是接地现象仍未消失，11：30左右井下-1100泵房带28#带移变站高压板、-450泵房28#带-750压风机房高压板几乎同时速断跳闸，随后接地现象消失。随后该矿机电专业人员立即对以上三条供电电缆进行检查，经检查一号井III路.-1100泵房带28#带移变站电缆接线均是一相击穿,很快处理后恢复送电。在恢复-750压风机房供电时，检查主供电缆没有问题，在随后分级向下检查时发现时带11108移变站供电电缆一相击穿，在检查该电缆时发现电缆中间有一相被铁丝穿透。附：（打X位置为电缆

4、击穿位置）图1：电缆击穿位置示意图经过分析这起事故的特点，这是一起典型的供电系统铁磁谐振造成的电缆击穿事故。该矿供电系统复杂，全矿共有变压器121台，高压电机44台，高压电容器2组共计5400Kvar,整个供电系统充斥着大量的感性、容性负载。而11108移变供电电缆被铁丝穿透造成系统接地，接地现象的出现给整个供电系统的谐振提供了激荡条件，从而引发了供电系统的铁磁谐振，造成三根电缆击穿。3、常用消谐措施的探讨通过有关研究及在实践中应用证明：在PT的一次侧中性点串接复合电阻消谐器，随着R的增大，谐振的范围缩小，当满足R26%Xm时可消除一切铁磁谐振；在PT开口

5、三角绕组接入电阻，相当于在PT的励磁电感之中并入电阻，能够限制和消除谐振。PT中性点经消谐器接地从各配电所安装消谐器运行情况来看，消谐器抑制谐波的效果较为明显。PT—次侧中性点串入的消谐装置是一种特别配置的非线性复合电阻，它的接入相当于在PT—次侧每相对地都接入电阻，能够起到抑制PT过电压、过电流、阻尼和抑制谐波的作用。安装消谐器后，系统感容等效电路可用图2表示。图2安装消谐器后系统感容等效电路及分析示意图回路的电势平衡方程式为：s=UL+Uc+UR(!)其中：E——系统等效电势就其绝对值而言，存在下列关系：此式可转化为：Uz=Uc+^-（/A）2⑶令黒两

6、二E',则式（3）可转化为：Uz=Uc+e⑷而E'与I的关系也可转化为：=1（5）此系一个焦点为（土阳甘,0）的椭园。式（5）可用图2所示求解。UL与UC+E/的交点有al.a2.a3三个点。al点在UL的线性范围，为稳定工作点；胡点在互感器的饱和区域，为不稳定工作点；&3点为谐振点（由于UC-E/偏向于第四象限，与UL仅在线性范围有一交点，不在此讨论。）当不存在消谐器即R=0时，式（4）可化简为：UL=UC±E⑹UL与UC+E的交点a4、a5分别为稳定工作点和不稳定点。而UL与UC-E的交点°6即为谐振点。由图5可见，无消谐器R时，谐振点a6处过电流和过

7、电压均增大。当消谐电阻R足够大，UC+E/的曲线如图2中虚线所示。这时，UC+E/与UL只在线性范围内有交点，可以消除铁磁谐振。根据以上分析，可以看出，安装消谐器有利于防止过电流，阻尼铁磁谐振的发生。PT中性点接入消谐器后，可以限制系统在一相接地或弧光接地时流过PT另两相的高压绕组的过电流。当系统C相（或A、B相）发生单相接地时，C相对地电压：UCX二0,在此情况下，若没装消谐器,则：UAX二UBX二UAOUBC二打U*此时流过A、B两相髙压绕组的电流为：匸£*⑺式中：XLE——PT的单相感抗即I为正常值的3倍。因此，即使系统不发生过电压，单相接地时也可能

8、烧坏另两相的高压绕组。若系统因单相接地而引起过电压，则此电流会更大