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【摘要】阐述了铁磁谐振产生的条件和特点，定性分析了广州分公司加氢裂化低压变电所铁磁谐振过电压的案例，提出了低压电气系统防范谐振过电压的意见。
【关键词】铁磁谐振；过电压；分析
1、概述
石油化工行业电气系统中包括有许多电感和电容元件，作为电感元件的有电力变压器、电机、互感器、消弧线圈以及线路导线等的电感，作为电容元件的有线路导线的对地电容和相间电容、补偿用的串联和并联电容器组以及各种高压设备的寄生电容等。在系统进行操作或发生故障时，这些电感和电容元件，可能形成各种不同的振荡回路，在一定的能源作用下，产生谐振现象，引起谐振过电压。
2、谐振过电压的类型
谐振过电压不仅会在进行操作或发生故障的过程中产生，而且可能在过渡过程结束后的较长时间内稳定存在，直到发生新的操作，谐振条件受到破坏为止。谐振过电压的严重性既取决于它的幅值，也取决于它的持续时间。严重的过电压会击穿系统中绝缘最薄弱的一点乃至数点，造成短路，影响电网安全。
在不同电压等级、不同结构的系统中可以产生不同类型的谐振过电压。通常认为系统中的电阻和电容元件为线性参数，电感元件则一般有三类不同的特性参数。对应三种不同电感参数，在一定的电容参数和其它条件的配合下，可能产生三种不同性质的谐振现象，即：线性谐振、铁磁谐振和参数谐振。
生产装置开停车电机启停过程中、系统中短路发生时，由于含有非线性电感元件的电感参数随着电流或磁通的变化而变化，当系统中的感抗XL恰等于容抗XC时，会发生鐵磁谐振。铁磁谐振发生时，电能量类似于潮水，在电源和用电设备之间涌动，可能产生很高的谐振过电压。
3、铁磁谐振产生的条件
电机铁心元件具有非线性特性，在交流电源作用下铁心元件的电感值作周期性变化，其电感随时间的变化Ld(t)表示为：
可见，由于铁磁元件的非线性特性，既可能产生谐振频率等于电源频率的基波谐振，也可能产生高次谐波和分次谐波谐振。即使只是在基波谐振时，除基波分量外，也还可能有高次谐波。
在基波谐振时，由于其它谐波幅值很小，在简化分析基波铁磁谐振时忽略回路中其它谐波的影响。简化分析基波铁磁谐振产生的条件如图1串联铁磁谐振回路所示，电感及电容上电压随电流变化的曲线UL（I）、UC(I)如图2串联铁磁谐振回路的特性曲线所示。
若忽略回路电阻R，从回路元件上电压的平衡关系可以得到：
可见，随着线圈中电流的增加，电感值下降，使回路自振角频率ω0上升到接近或等于电源角频率ω，满足了串联谐振的条件。总之，由于铁心的饱和，电感值下降，使回路由非谐振状态转化为谐振状态。因此，对于串联谐振回路，产生谐振的条件是，对一定的电感值L0，铁磁谐振可以在很大的电容值的范围内发生。
4、实例的定性分析
2010年11月2日,现场监护人员在广州分公司加氢裂化变电所Ⅲ段开关柜后先后听到三声爆炸声，发现Ⅳ段进线柜附近冒烟，Ⅳ段进线断路器454速断跳闸，母联断路器434闭锁不自投，Ⅳ段母线失压。
现场的故障情况看，在最薄弱的地方Ⅳ段06B柜分支母线末端发生对外壳（母线绝缘夹支撑金属构件）三相尖端放电（如图3所示），部分母线绝缘夹处发生弧光放电；查综保的记录情况（如图4所示），加氢裂化4#变5412柜几乎同时三相短路速度跳闸。
发生事故前，加氢裂化变电所低压Ⅳ段进线电压为400V,电流为511A，具有自动跟踪及自动投切装置的Ⅳ段电容器（240kVar）投入自动运行。经向装置工艺人员了解，在启动Ⅳ段其中一台最大容量的电机P3011B（132kW）时，电气系统发生故障失压。
可见，在加氢裂化P3011B电机的启动过程中，由于回路电感的非线性变化，当系统中的感抗XL恰等于容抗XC时，发生LC铁磁谐振，出现系统过电压，产生短路故障，最终导致低压Ⅳ段进线454断路器跳闸，低压母线Ⅳ段停电。
5、消除谐振的可能性
6、结论
装有电容器补偿的低压开关柜，在空载或低负荷运行时容易产生谐振过电压，应将电容器组退出运行，避免串联谐振过电压。在未加装防止谐振措施之前退出低压电容器组的运行，石油化工生产装置的电气系统具有较高的运行安全性。
参考文献
[1]张纬钹,何金良,高玉明.过电压防护及绝缘配合.清华大学出版社,2002年5月,P214
[2]周泽存.高电压技术.水利电力出版社.1991年6月,P262
【关键词】铁磁谐振；过电压；分析
1、概述
石油化工行业电气系统中包括有许多电感和电容元件，作为电感元件的有电力变压器、电机、互感器、消弧线圈以及线路导线等的电感，作为电容元件的有线路导线的对地电容和相间电容、补偿用的串联和并联电容器组以及各种高压设备的寄生电容等。在系统进行操作或发生故障时，这些电感和电容元件，可能形成各种不同的振荡回路，在一定的能源作用下，产生谐振现象，引起谐振过电压。
2、谐振过电压的类型
谐振过电压不仅会在进行操作或发生故障的过程中产生，而且可能在过渡过程结束后的较长时间内稳定存在，直到发生新的操作，谐振条件受到破坏为止。谐振过电压的严重性既取决于它的幅值，也取决于它的持续时间。严重的过电压会击穿系统中绝缘最薄弱的一点乃至数点，造成短路，影响电网安全。
在不同电压等级、不同结构的系统中可以产生不同类型的谐振过电压。通常认为系统中的电阻和电容元件为线性参数，电感元件则一般有三类不同的特性参数。对应三种不同电感参数，在一定的电容参数和其它条件的配合下，可能产生三种不同性质的谐振现象，即：线性谐振、铁磁谐振和参数谐振。
生产装置开停车电机启停过程中、系统中短路发生时，由于含有非线性电感元件的电感参数随着电流或磁通的变化而变化，当系统中的感抗XL恰等于容抗XC时，会发生鐵磁谐振。铁磁谐振发生时，电能量类似于潮水，在电源和用电设备之间涌动，可能产生很高的谐振过电压。
3、铁磁谐振产生的条件
电机铁心元件具有非线性特性，在交流电源作用下铁心元件的电感值作周期性变化，其电感随时间的变化Ld(t)表示为：
可见，由于铁磁元件的非线性特性，既可能产生谐振频率等于电源频率的基波谐振，也可能产生高次谐波和分次谐波谐振。即使只是在基波谐振时，除基波分量外，也还可能有高次谐波。
在基波谐振时，由于其它谐波幅值很小，在简化分析基波铁磁谐振时忽略回路中其它谐波的影响。简化分析基波铁磁谐振产生的条件如图1串联铁磁谐振回路所示，电感及电容上电压随电流变化的曲线UL（I）、UC(I)如图2串联铁磁谐振回路的特性曲线所示。
若忽略回路电阻R，从回路元件上电压的平衡关系可以得到：
可见，随着线圈中电流的增加，电感值下降，使回路自振角频率ω0上升到接近或等于电源角频率ω，满足了串联谐振的条件。总之，由于铁心的饱和，电感值下降，使回路由非谐振状态转化为谐振状态。因此，对于串联谐振回路，产生谐振的条件是，对一定的电感值L0，铁磁谐振可以在很大的电容值的范围内发生。
4、实例的定性分析
2010年11月2日,现场监护人员在广州分公司加氢裂化变电所Ⅲ段开关柜后先后听到三声爆炸声，发现Ⅳ段进线柜附近冒烟，Ⅳ段进线断路器454速断跳闸，母联断路器434闭锁不自投，Ⅳ段母线失压。
现场的故障情况看，在最薄弱的地方Ⅳ段06B柜分支母线末端发生对外壳（母线绝缘夹支撑金属构件）三相尖端放电（如图3所示），部分母线绝缘夹处发生弧光放电；查综保的记录情况（如图4所示），加氢裂化4#变5412柜几乎同时三相短路速度跳闸。
发生事故前，加氢裂化变电所低压Ⅳ段进线电压为400V,电流为511A，具有自动跟踪及自动投切装置的Ⅳ段电容器（240kVar）投入自动运行。经向装置工艺人员了解，在启动Ⅳ段其中一台最大容量的电机P3011B（132kW）时，电气系统发生故障失压。
可见，在加氢裂化P3011B电机的启动过程中，由于回路电感的非线性变化，当系统中的感抗XL恰等于容抗XC时，发生LC铁磁谐振，出现系统过电压，产生短路故障，最终导致低压Ⅳ段进线454断路器跳闸，低压母线Ⅳ段停电。
5、消除谐振的可能性
6、结论
装有电容器补偿的低压开关柜，在空载或低负荷运行时容易产生谐振过电压，应将电容器组退出运行，避免串联谐振过电压。在未加装防止谐振措施之前退出低压电容器组的运行，石油化工生产装置的电气系统具有较高的运行安全性。
参考文献
[1]张纬钹,何金良,高玉明.过电压防护及绝缘配合.清华大学出版社,2002年5月,P214
[2]周泽存.高电压技术.水利电力出版社.1991年6月,P262