(高清版)GB∕T 20840.102-2020 互感器 第102部分：帶有電磁式電壓互感器的變電站中的鐵磁諧振

互感器第102部分：帶有電磁式電壓互感器的變電站中的鐵磁諧振國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)IGB/T20840.102—2020 V 12規(guī)范性引用文件 1 13.1基本原理 13.2穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)鐵磁諧振的激發(fā) 34單相和三相鐵磁諧振 44.1單相鐵磁諧振 4 64.3電容式電壓互感器鐵磁諧振 74.4三相鐵磁諧振 75鐵磁諧振實(shí)例 6電磁式電壓互感器(關(guān)鍵部件) 7單相鐵磁諧振電路 7.1鐵磁諧振仿真電路 7.2磁化特性 7.3回路損耗 8鐵磁諧振研究分析的必要信息 8.1概述 8.2單相鐵磁諧振 8.3三相鐵磁諧振 9鐵磁諧振的計(jì)算機(jī)仿真 9.1概述 9.2電路及元件 9.3回路損耗 9.4單相鐵磁諧振仿真示例 9.5三相鐵磁諧振仿真電路 2010.2單相鐵磁諧振 10.3三相鐵磁諧振 11鐵磁諧振的防止和抑制 11.1抑制措施流程圖 11.2運(yùn)行變電站 ⅡGB/T20840.102—2020 11.4防止鐵磁諧振 11.5阻尼鐵磁諧振 附錄A(資料性附錄)本部分與IECTR61869-102:2014相比的結(jié)構(gòu)變化情況 附錄B(資料性附錄)本部分與IECTR61869-102:2014的技術(shù)性差異及其原因 附錄C(資料性附錄)鐵磁諧振實(shí)例 附錄D(資料性附錄)非線性電路振蕩 2 2圖3單相三分之一分頻鐵磁諧振 3 5圖5平行架空線路相間耦合電容導(dǎo)致單相鐵磁 5圖6單相鐵磁諧振電路原理圖 6 7 8 9圖10電容與電壓坐標(biāo)下當(dāng)電阻為6.7Ω時(shí) 9 圖13三相鐵磁諧振故障錄波 圖14電壓互感器電路示意圖及簡(jiǎn)化的鐵磁諧振分析圖 圖15單相鐵磁諧振仿真電路圖 圖16電壓互感器50Hz下的磁滯曲線 圖18五分之一分頻(10Hz)衰減鐵磁諧振波形 圖19基頻穩(wěn)態(tài)鐵磁諧振 圖2010Hz穩(wěn)態(tài)鐵磁諧振 圖21穩(wěn)態(tài)混頻鐵磁諧振 21圖23220kV系統(tǒng)三分之一諧波(50/3Hz)穩(wěn)態(tài)單相諧振波形例子 21圖24示波器測(cè)量三相鐵磁諧振 24圖26電壓互感器二次繞組加裝阻尼設(shè)備電路圖 26圖27三分之一次單相鐵磁諧振(50/3Hz)阻尼例子 27圖28出線間隔電壓互感器開(kāi)口三角形阻尼抑制鐵磁諧振方法 圖29變壓器二次側(cè)中性點(diǎn)加裝阻尼裝置抑制鐵磁諧振阻尼方法 圖30互感器一次側(cè)中性點(diǎn)加裝電壓互感器抑制鐵磁諧振阻尼方法 圖31互感器一次側(cè)中性點(diǎn)加裝消諧電阻抑制鐵磁諧振阻尼方法 圖C.1某變電站單相鐵磁諧振接線示意圖 圖C.2圖C.1中所示斷路器斷開(kāi)后引起的單相鐵磁諧振振蕩波形 Ⅲ圖C.3單相60kV電壓等級(jí)三個(gè)變電站單相網(wǎng)絡(luò)示意圖 圖C.4兩變電站間架空線同塔架線示意圖 圖C.5在2號(hào)變電站線路5上記錄到的鐵磁諧振波形 38圖C.7T04電壓互感器上的三相鐵磁諧振波形 40圖D.2二階非線性微分方程推導(dǎo)圖 圖D.3一個(gè)非線性諧振系統(tǒng) 表1激勵(lì)的類型和鐵磁諧振可能的發(fā)展趨勢(shì) 3 V本部分為GB/T20840的第102部分。VGB/T20840.102—2020連華億電力電器有限公司、國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司電力科學(xué)研究院、國(guó)網(wǎng)江西省電力有限公司電力科學(xué)研究院、國(guó)網(wǎng)上海市電力公司電力科學(xué)研究院。陳文中。自20世紀(jì)上半葉起，很多學(xué)者開(kāi)展了鐵磁諧振現(xiàn)象的研究。R.Rüdenberg主要研究了基頻諧振1,其他學(xué)者研究了高頻和分頻諧振。其后K.Heuck和K.D.Dettmann2]對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行了詳細(xì)匯總介紹。Bergmann[3,4進(jìn)行了各種鐵磁諧振的基本試驗(yàn)，其研究結(jié)果被廣泛引用。GermayN.、在過(guò)去的20年中，依據(jù)IEC61869-3的電磁式電壓互感器和IEC61869-4的組合式互感器在變電站中的鐵磁諧振問(wèn)題在國(guó)際大電網(wǎng)工作組和美國(guó)的IEEE委員會(huì)均進(jìn)行過(guò)討論。討論結(jié)果刊登在大電a)設(shè)備的額定電壓Up向設(shè)備允許的最高電壓Um轉(zhuǎn)移(IEC60071-177);b)通過(guò)減小電磁式電壓互感器的鐵芯截面增大磁通密度B;c)通過(guò)使用新的設(shè)備(如中壓和高壓互感器)減小變電站的電容導(dǎo)致非線性電路的激磁電壓12規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引GB/T20840.3—2013互感器第3部分：電磁式電壓互感器的補(bǔ)充技術(shù)要求(IEC61869-3:GB/T20840.5互感器第5部分：電容式電壓互感器的補(bǔ)充技術(shù)要求(GB/T20840.5—2013,Bs,磁場(chǎng)強(qiáng)度H和磁通密度B將呈非線性關(guān)系，見(jiàn)圖1,其感抗B急劇減小，這對(duì)鐵磁諧振的產(chǎn)生起重21圖1一種典型的鐵芯磁化特性示例B|(i(t))——磁通密度函數(shù)圖2簡(jiǎn)單的鐵磁諧振電路原理圖實(shí)際上，發(fā)生鐵磁諧振的網(wǎng)絡(luò)通常包括其他高壓設(shè)備，它們對(duì)于鐵磁諧振的發(fā)生也起到重要的作用。即使電磁式電壓互感器沒(méi)有飽和，由變電站附近的諧振電路引發(fā)的振蕩也可能發(fā)生，這種線性振蕩的頻率通常為基頻，波形為正弦波。從非線性諧振理論和現(xiàn)代穩(wěn)定性理論[9來(lái)說(shuō)，穩(wěn)態(tài)諧振系統(tǒng)需包含等值電容、非線性電感和交流電3確定是否發(fā)生穩(wěn)態(tài)非線性諧振的主要困難在于，對(duì)地電容Ce、系統(tǒng)等值電容，尤其是變電站的損耗(包括敞開(kāi)式變電站的瓷或復(fù)合絕緣子的泄漏電流等)不易確定，一般采用估計(jì)值。由于耦合電容、斷路器的斷口電容或者是電磁式電壓互感器而引起的，則要消除鐵磁諧振的成本較大。3.2穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)鐵磁諧振的激發(fā)鐵磁諧振能夠被小干擾逐漸激發(fā)(“弱激勵(lì)”),這類諧振初始幅值較低。而更多的情況下，鐵磁諧振是在開(kāi)關(guān)操作等所引起的暫態(tài)過(guò)程中由于鐵芯飽和而激發(fā)的(“強(qiáng)表18]給出了兩種激勵(lì)情況以及可能的鐵磁諧振的發(fā)展趨勢(shì)。當(dāng)鐵磁諧振條件滿足時(shí)振蕩緩慢增加1b:逐漸增強(qiáng)的非穩(wěn)態(tài)鐵磁諧振強(qiáng)激勵(lì)當(dāng)開(kāi)關(guān)操作或間歇性接地故障時(shí)鐵芯突然飽和鐵磁諧振可分為穩(wěn)態(tài)或非穩(wěn)態(tài)兩種類型，見(jiàn)圖3,其中非穩(wěn)態(tài)諧振的幅值可能不斷增強(qiáng)或者逐漸衰減。幅值增強(qiáng)的鐵磁諧振會(huì)造成電磁式電壓互感器的熱擊穿或者變電設(shè)備閃絡(luò)。0圖3單相三分之一分頻鐵磁諧振40圖3(續(xù))圖4所示為開(kāi)關(guān)操作引起單相鐵磁諧振的一個(gè)例子。圖中所示是某一敞開(kāi)式變電站的出線間隔，5GB/T20840.102—20hwMw圖4停電出線電壓互感器發(fā)生單相鐵磁諧振示意圖圖5是另外一種會(huì)導(dǎo)致鐵磁諧振的情況，停電的中壓線路與帶電的高壓線路同塔架設(shè)，不帶電系統(tǒng)的各相不接地且一端或兩端連接有電壓互感器。由于帶電線路和不帶電線路間的電容耦合，因此在某些情況下激發(fā)出鐵磁諧振，各相鐵磁諧振彼此獨(dú)立發(fā)生。上上A—C64.2單相鐵磁諧振的等效電路對(duì)于鐵磁諧振的理論分析，前面所述情況和原理圖尚不完整，為了預(yù)測(cè)鐵磁諧振，有必要對(duì)電氣元件及其特性進(jìn)行詳細(xì)的定義和描述。圖6a)和圖6b)分別給出了圖4、圖5中所示兩種不同的激勵(lì)方式下的單相鐵磁諧振原理圖，將在第9章中通過(guò)算例詳細(xì)說(shuō)明分析和仿真方法。圖6單相鐵磁諧振電路原理圖7中性點(diǎn)的位移類似于一個(gè)繞線運(yùn)動(dòng)(見(jiàn)圖8中的向量)。8壓波形識(shí)別，該電壓波形一般由一個(gè)接近于工頻的基波和一個(gè)低次諧波組成，兩者頻率相差1Hz~Bergmann3在1966年論文中闡述了這方面的基礎(chǔ)研究成果。理論上，存在多種三相鐵磁諧振模Bergmann在實(shí)驗(yàn)室采用如圖9所示的簡(jiǎn)化回路，而非圖7所示的完整回路進(jìn)行計(jì)算。該電路-—三相電源；——三個(gè)相同的扼流線圈(替代電壓互感器),電阻為R,電感為L(zhǎng);——一個(gè)集中參數(shù)C代表系統(tǒng)對(duì)地電容。Lapierre對(duì)該簡(jiǎn)化電路進(jìn)行了數(shù)學(xué)驗(yàn)證，證明其可行1。9GB/T20840.102—20圖9試驗(yàn)系統(tǒng)示意圖研究表明，電容和電壓不同，鐵磁諧振頻率不同，發(fā)生二分之一分頻諧振的可能性最大(見(jiàn)圖10)。但也測(cè)量到基波諧振乃至三次高頻諧振。當(dāng)電容C較小時(shí)，會(huì)發(fā)生混沌鐵磁諧振。100200300圖10電容與電壓坐標(biāo)下當(dāng)電阻為6.7Ω時(shí)試驗(yàn)得到的基頻和分頻鐵磁諧振區(qū)域Bergmann數(shù)學(xué)研究表明，理論上二分之一分頻以外的諧波也可能出現(xiàn)，但在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中沒(méi)有實(shí)驗(yàn)表明，如果電阻值增加，二分之一次分頻鐵磁諧振只會(huì)在中性點(diǎn)對(duì)地電容相當(dāng)?shù)蜁r(shí)產(chǎn)生(見(jiàn)圖11)。R=300R=6.72圖11試驗(yàn)中不同電阻對(duì)應(yīng)的二分之一分頻鐵磁諧振區(qū)域進(jìn)一步觀察每相的二分之一分頻諧波的電壓和電流精確信號(hào)，可發(fā)現(xiàn)明顯的不同諧振模式。在多數(shù)情況下，隨著三相中扼流線圈的周期性飽和，二分之一分頻諧波上會(huì)疊加有7次～27次的高頻諧波分量，見(jiàn)圖12中阿拉伯?dāng)?shù)字標(biāo)記。然而，如果電容值小，則其中只有一相或兩相飽和，見(jiàn)圖12中羅馬數(shù)字標(biāo)記。7圖12電容與電壓坐標(biāo)下試驗(yàn)系統(tǒng)中當(dāng)電阻為6.7Ω時(shí)不同模式的二次分頻諧振發(fā)生區(qū)域一旦諧振被激發(fā)，如果不改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，則諧振將穩(wěn)定存在。典型的圖13三相鐵磁諧振故障錄波圖13中展示了三相和中性點(diǎn)電壓波形。鐵磁諧振頻率并不是標(biāo)準(zhǔn)的二分之一分頻，即25Hz(電磁化特性決定了非線性電感Ln和鐵損的非線性電阻RF。C'——總電容C1=C.+Chs;圖14電壓互感器電路示意圖及簡(jiǎn)化的鐵磁諧振分析圖電壓互感器二次繞組上連接的計(jì)量和保護(hù)繼電器的負(fù)載ZB帶來(lái)附加損耗?，F(xiàn)代的電子式表計(jì)和保護(hù)設(shè)備接近于零負(fù)載，可被忽略。這些附加損耗與網(wǎng)絡(luò)中其他損耗決定諧振是暫時(shí)的或是過(guò)渡到穩(wěn)態(tài)。阻抗Zas包括了一次繞組的漏電感Las和電阻Rhs。一次繞組的漏感抗和二次繞組的阻抗Zns可以忽略。高壓一次繞組的電容可以并入系統(tǒng)的相對(duì)地電容。在正常穩(wěn)態(tài)運(yùn)行條件下所施加的電壓和由此產(chǎn)生的鐵芯的磁通密度是恒定的。相應(yīng)的勵(lì)磁電流，根據(jù)磁路結(jié)構(gòu)，如是否有氣隙，可以到mA級(jí)(見(jiàn)第11章)。電網(wǎng)中的暫態(tài)過(guò)程(例如由斷路器操作引起的暫態(tài))會(huì)導(dǎo)致電壓互感器飽和進(jìn)而激發(fā)鐵磁諧振。飽和效應(yīng)使得電壓互感器電抗變小，勵(lì)磁電流增大。7單相鐵磁諧振電路7.1鐵磁諧振仿真電路圖15是單相鐵磁諧振的仿真電路，其簡(jiǎn)化電路如圖2所示的常見(jiàn)的串聯(lián)諧振電路，用來(lái)定性分析、理解鐵磁諧振現(xiàn)象。不考慮損耗的簡(jiǎn)化電路不能用于該非線性系統(tǒng)的模擬仿真和數(shù)學(xué)處理。對(duì)非線性元件的處理和操作前初始條件的正確轉(zhuǎn)化是尤為重要的。依目前計(jì)算的能力，沒(méi)有必要簡(jiǎn)化電路。對(duì)仿真和計(jì)算來(lái)說(shuō)，除了選擇正確的原理圖，選擇正確的初始條件并正確地表征電路元件也很重要。非線性元件，即電壓互感器的磁化曲線和回路損耗也在鐵磁諧振的仿真中具有重要意義。圖15單相鐵磁諧振仿真電路圖7.2磁化特性圖16顯示了一個(gè)電磁式電壓互感器典型的磁滯曲線。仿真結(jié)果表明，即使是電路參數(shù)或磁化特性特性，以避免這種影響。2210圖16電壓互感器50Hz下的磁滯曲線7.3回路損耗電磁式電壓互感器自身的損耗包括高壓繞組阻抗Zns損耗、非線性電阻Rr。損耗(代表鐵芯的磁滯個(gè)變電站是不同的，受到天氣、污穢程度等影響，通常未知。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證鐵磁諧振，則實(shí)驗(yàn)回路應(yīng)包括電壓互感器、斷路器、所有的電容和電阻元件。如果通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行部門中性點(diǎn)接地方式網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行部門斷路器斷路器制造廠商網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造廠商或運(yùn)行部門網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造廠商或運(yùn)行部門網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造廠商或運(yùn)行部門網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造廠商和運(yùn)行部門電流互感器、電壓互感器、母線、線路相對(duì)地總絕緣電阻R。(如果可得到)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造廠商和運(yùn)行部門電壓互感器規(guī)格電壓互感器設(shè)備制造廠商或運(yùn)行部門實(shí)際負(fù)荷電壓互感器設(shè)備制造廠商或運(yùn)行部門電壓互感器互感器制造廠商電壓互感器互感器制造廠商電壓互感器互感器制造廠商阻尼設(shè)備電壓互感器互感器制造廠商和運(yùn)行部門阻尼設(shè)備的類型和參數(shù)設(shè)備制造廠商和運(yùn)行部門三相鐵磁諧振回路見(jiàn)圖17。A相C相1站內(nèi)!電阻+B相注：摘自參考文獻(xiàn)[14],經(jīng)SiemensSwitzerland許可。圖17三相鐵磁諧振示意圖鐵磁諧振模式存在的區(qū)域。后者的缺點(diǎn)是缺乏實(shí)用性，無(wú)法給出所需的電壓電流波形及其幅值信息。電路結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行重新計(jì)算。電路基本參數(shù)及其重要性將在9.2～9.5中通過(guò)單相鐵磁諧振仿真模型單相鐵磁諧振計(jì)算電路如圖15所示。根據(jù)戴維南定理簡(jiǎn)化后的串聯(lián)諧振電路參見(jiàn)圖2,該圖有助適的電路模型之外，開(kāi)關(guān)動(dòng)作前的初始條件的設(shè)定和電路中各元件的特性表達(dá)對(duì)仿真結(jié)果至關(guān)重要。實(shí)際中觀測(cè)到的鐵磁諧振的主要頻率為系統(tǒng)的基頻，如50Hz或60Hz,但也有高頻諧振分量存進(jìn)行詳細(xì)仿真時(shí)，應(yīng)計(jì)入鄰相或相鄰電壓系統(tǒng)的容性耦合。圖6b)僅示范性地顯示了單相耦合。壓瞬時(shí)值u?=(t=0)=?時(shí)被斷路器斷開(kāi)：——模式3:穩(wěn)態(tài)分頻鐵磁諧振；——模式4:穩(wěn)態(tài)混沌鐵磁諧振。由于斷路器操作后的網(wǎng)絡(luò)狀況的變化，任何一個(gè)開(kāi)關(guān)操作都不可避免地導(dǎo)致一個(gè)暫態(tài)過(guò)程(見(jiàn)圖18)。由此產(chǎn)生的衰減振蕩對(duì)電壓互感器來(lái)說(shuō)威脅并不嚴(yán)重。一次電流二次電壓一次電壓22圖18五分之一分頻(10Hz)衰減鐵磁諧振波形注：摘自參考文獻(xiàn)[13],經(jīng)TrenchGermany許可。22二次電壓圖2010Hz穩(wěn)態(tài)鐵磁諧振9.4.5模式4:穩(wěn)態(tài)混沌鐵磁諧振極少的情況下，可產(chǎn)生無(wú)確定頻率的混沌鐵磁諧振，見(jiàn)圖21。此時(shí)，諧振電壓遠(yuǎn)高于分頻諧振，一次繞組電流過(guò)大導(dǎo)致過(guò)熱。0圖21穩(wěn)態(tài)混頻鐵磁諧振a)電流卡鉗安裝在高壓繞組的接地端引線處(見(jiàn)圖22a)]。應(yīng)標(biāo)定電流卡鉗從0Hz～10kHz頻蔽絞線(見(jiàn)圖22b)]。次繞組可能通過(guò)的最大電流考慮。作為一種安全措施，過(guò)電壓保護(hù)元件安裝在一次繞組的接地端子N在鐵磁諧振的情況下，通過(guò)一次繞組的電流峰值在20mA至幾百毫安之間。只有在極端的情況GB/T20840.102—20低壓電流卡鉗接地NN接地開(kāi)關(guān)指令觸圖22電壓互感器一次繞組電流測(cè)量系統(tǒng)及二次繞組電壓測(cè)量系統(tǒng)如果對(duì)鐵磁諧振進(jìn)行詳細(xì)實(shí)驗(yàn)分析，例如用于計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證，則多通道測(cè)量是有必要的(包括電源電壓、電磁式電壓互感器的二次電壓及可能存在的阻尼裝置電流和其他信號(hào))。如果僅測(cè)量電壓(見(jiàn)圖23,上部波形曲線),通常不可能清晰地區(qū)分振蕩中鐵芯是否飽和，流過(guò)一次繞組的電流是否過(guò)高造成危害。飽和的程度可以從窄脈寬電流峰值振幅識(shí)別(見(jiàn)圖23,下波形曲線)。0-0.05日00.05下波形曲線：電壓互感器一次繞組電流。圖23220kV系統(tǒng)三分之一諧波(50/3Hz)穩(wěn)態(tài)單相諧振波形例子一次分頻。通過(guò)一次繞組的電流(正常運(yùn)行在1mA數(shù)量級(jí)),在諧振開(kāi)始時(shí)超過(guò)100mA,穩(wěn)態(tài)時(shí)峰值達(dá)到50mA。電流電壓曲線顯示電磁式電壓互感器發(fā)生了穩(wěn)態(tài)鐵磁諧振。在鐵磁諧振中一次繞組由測(cè)量設(shè)備與圖22中單相鐵磁諧振測(cè)量設(shè)備相同。圖24示波器測(cè)量三相鐵磁諧振A—C一AaN言同軸電纜NnQNAn圖24(續(xù))否效是器驗(yàn)證鐵磁諧振否結(jié)束結(jié)束是否圖25鐵磁諧振分析及防止方法流程圖如果上述措施不可行，則可以在電壓互感器的一次側(cè)中性點(diǎn)增加消諧裝置或采用4PT接線方法，a)斷開(kāi)線路隔離開(kāi)關(guān)S?和S?(見(jiàn)圖5),將電磁式電壓互感器與停電線路隔離；b)打開(kāi)母線隔離開(kāi)關(guān)S?(見(jiàn)圖4),斷開(kāi)斷路器的能量耦合；鐵磁諧振一般有兩種模式：?jiǎn)蜗嗪腿噼F磁諧振。應(yīng)識(shí)別出不同的模式，采取不同的方法進(jìn)行a)電阻(線性或非線性)b)飽和線圈d)與電容器組合的線圈(調(diào)諧至諧振頻率)七分之一分頻50/7Hz)。該電路可以有效地阻尼諧振。每一個(gè)頻率對(duì)應(yīng)有一個(gè)單獨(dú)的電路。成功的阻尼單相鐵磁諧振的例子見(jiàn)圖27。0三相鐵磁諧振的阻尼可以安裝在電壓互感器的開(kāi)口三角(見(jiàn)圖28)或變壓器的中性點(diǎn)(見(jiàn)圖29)。圖28出線間隔電壓互感器開(kāi)口三角形阻尼抑制鐵磁諧振方法在電壓互感器的二次繞組沒(méi)有開(kāi)口三角時(shí)，需要采取另一種阻尼措施?？稍陔娏ψ儔浩鞫蝹?cè)的中性點(diǎn)上安裝附加電壓互感器，連接專門設(shè)計(jì)的阻尼裝置可以抑制鐵磁諧振(見(jiàn)圖29)。低壓側(cè)(星接)可在電壓互感器一次側(cè)的中性點(diǎn)上安裝附加電壓互感器或阻尼裝置抑制鐵磁諧振(見(jiàn)圖30),或在電壓互感器一次側(cè)的中性點(diǎn)上安裝消諧電阻抑制鐵磁諧振(A—B(資料性附錄)本部分與IECTR61869-102:2014相比的結(jié)構(gòu)變化情況本部分與IECTR61869-102:2014相比在結(jié)構(gòu)上有適當(dāng)調(diào)整，具體章條編號(hào)對(duì)照情況見(jiàn)表A.1,圖編號(hào)對(duì)照情況見(jiàn)表A.2。表A.1本部分與IECTR61869-102:2014章條編號(hào)對(duì)照情況對(duì)應(yīng)的IECTR61869-102:2014章條編號(hào)引言的第一段3.1的第一段附錄A附錄C5表A.2本部分與IECTR61869-102:2014的圖編號(hào)對(duì)照情況對(duì)應(yīng)的IECTR61869-102圖14圖21圖15圖22圖16圖23圖17圖24圖18圖25圖19圖26圖20圖27圖21圖28圖22圖30圖23圖31圖24圖32圖25圖33圖26圖34圖27圖35圖28圖36圖29圖37圖30圖31圖C.1圖14表A.2(續(xù))對(duì)應(yīng)的IECTR61869-102圖C.2圖15圖C.3圖16圖C.4圖17圖C.5圖18圖C.6圖19圖C.7圖20圖D.1圖A.1圖D.2圖A.2圖D.3圖A.3本部分與IECTR61869-102:2014的技術(shù)性差異及其原因表B.1給出了本部分與IECTR61869-102:2014的技術(shù)性差異及其原因。表B.1本部分與IECTR61869-102:2014的技術(shù)性差異及其原因原因2關(guān)于規(guī)范性引用文件，本部分做了具有技術(shù)性差異的調(diào)整，調(diào)整的情況集中反映在第2章“規(guī)范性引用文件”中，具體調(diào)整情況為：——用修改采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的GB/T20840.3—2013代替IEC61869-3;——用修改采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的GB/T20840.5代替IEC增加了“甩負(fù)荷及線路故障等情況”圖17中圖形符號(hào)進(jìn)行了簡(jiǎn)化增加了“但也有高頻諧振分量存在，實(shí)際鐵磁諧振分量以3倍、5倍、7倍基頻頻率為主，其般不超過(guò)1kHz”刪除了IECTR61869-102:2014中“圖29采用互感器一次線圈端子N測(cè)量電流信號(hào)的連接方式”圖24中增加了“基于電流卡鉗的電流測(cè)量系統(tǒng)”示意圖，互感器的電感、保護(hù)間隙等采用了圖19的模型表達(dá)增加了“在電壓互感器的一次側(cè)中性點(diǎn)增加消諧線方法”圖26中互感器的電感采用了圖19的模型表達(dá)，刪除了“(紅色圈內(nèi))”字樣圖28中互感器的電感采用了圖19的模型表達(dá)圖29中互感器的電感采用了圖19的模型表達(dá)，并將變壓器二次側(cè)增加了“互感器一次側(cè)中性點(diǎn)的阻尼”增加了“圖30互感器一次側(cè)中性點(diǎn)加裝電壓阻尼方法”和“圖31互感器一次側(cè)中性點(diǎn)加裝消諧電阻抑制鐵磁諧振阻尼方法”刪除了IECTR61869-102:2014圖14中的圖a)(資料性附錄)鐵磁諧振實(shí)例C.1斷口電容耦合激發(fā)鐵磁諧振斷口電容耦合激發(fā)鐵磁諧振實(shí)例為一個(gè)經(jīng)常發(fā)生鐵磁諧振的敞開(kāi)式變電站出線間隔，該間隔僅在試驗(yàn)和試運(yùn)行時(shí)會(huì)發(fā)生單相鐵磁諧振，但正常運(yùn)行時(shí)不會(huì)發(fā)生。受電壓互感器勵(lì)磁特性和此間隔的等效電容(斷路器的斷口電容和對(duì)地電容)影響，如果此出線間隔在線路隔離開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)斷開(kāi)斷路器，則由于此時(shí)該間隔的對(duì)地電容很小，有可能發(fā)生鐵磁諧振(見(jiàn)圖C.1)。這種情況下，運(yùn)行電壓通過(guò)斷路器的斷口電容耦合在電壓互感器上。此為一種典型的鐵磁諧振回路。圖C.1某變電站單相鐵磁諧振接線示意圖圖C.2為實(shí)測(cè)的斷路器斷開(kāi)后某相電磁式電壓互感器的一次電流和二次電壓。在第一種情況[見(jiàn)圖C.2a)],發(fā)生了穩(wěn)態(tài)鐵磁諧振。在第二種情況(見(jiàn)圖C.2b)],發(fā)生了衰減的鐵磁諧振。是否發(fā)生穩(wěn)態(tài)諧振取決于回路參數(shù)，包括電壓互感器的勵(lì)磁特性、等效電容等，大多數(shù)情況下還取決于合閘相角(參見(jiàn)附錄D)。00a)穩(wěn)態(tài)鐵磁諧振，頻率50/3Hz(三分之一分頻),電壓峰值處開(kāi)關(guān)動(dòng)作00b)非穩(wěn)態(tài)衰減鐵磁諧振，暫態(tài)波形(0.03s～0.15s);電壓過(guò)零點(diǎn)附近開(kāi)關(guān)動(dòng)作(0.16s～0.3s耦合電壓信號(hào)波形可被觀察到)注1:上方曲線(1a/1b)展示了電壓互感器二次繞組測(cè)量到的原電壓，下方曲線(2a/2b)展示了電壓互感器一次繞組電流。注2:摘自參考文獻(xiàn)[17],經(jīng)ewz/Ch許可。變電站3變電站3線路電壓耦合④@@注：摘自參考文獻(xiàn)[17],經(jīng)ewz/Ch許可。變壓器間隔停電。這種情況下，線路5斷電，但是兩端依然連接在母線上，線路5的A相產(chǎn)生了三分之一分頻諧振線路6依然運(yùn)行，并且不受鐵磁諧振的影響。圖C.5給出了相應(yīng)的線路5的三相波形圖。在所有的三相上，可以檢測(cè)到耦合自同塔的245kV線路的50Hz波形。A相存在明顯的耦合電容和接地電容，與電壓互感器的勵(lì)磁特性一起，滿足產(chǎn)生鐵磁諧振的條件。這種情形與其他兩相不同。從故障錄波器看到，變電站1和變電站2之間的線路5檢測(cè)到鐵磁諧振。線路應(yīng)立即接地，防止電壓互感器和負(fù)荷設(shè)備損壞。一個(gè)相似的鐵磁諧振情形(見(jiàn)參考文獻(xiàn)[12])是由于電容耦合在停電線路上，鐵磁諧振造成設(shè)備圖C.4兩變電站間架空線同塔架線示意圖桿塔布置見(jiàn)圖C.4,60kV線路5和線路6與245kV線路同桿架設(shè)。00M00圖C.5在2號(hào)變電站線路5上記錄到的鐵磁諧振波形A相的電壓(見(jiàn)圖C.5)顯示存在頻率為三分之一分頻鐵磁諧振。B相和C相(見(jiàn)圖C.5)電壓中存在耦合自系統(tǒng)的245kV工頻分量和耦合自A相的三分之一次分頻分量。C.3三相鐵磁諧振圖C.6是同一變電站170kV側(cè)和12kV側(cè)的部分接線圖。+H05+H05+H048φφφφ?qǐng)DC.6在開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)發(fā)生三相鐵磁諧振的170kV變電站(左側(cè))及12kV變電站(右側(cè))單線圖故障錄波器安裝在12kV側(cè)+M19間隔(變壓器3供電)。在故障錄波器試運(yùn)行期間，170kV變壓器間隔+H04帶電，通過(guò)+M19間隔給供電區(qū)3供電。間隔+M19的斷路器Q09斷開(kāi)，圖C.7給出了電壓互感器T04的電壓波形，可以看出發(fā)生了鐵磁諧振。 圖C.7T04電壓互感器上的三相鐵磁諧振波形鐵磁諧振的基本頻率接近于二分之一分頻(25Hz),疊加在50Hz信號(hào)上。鐵磁諧振頻率與二分(資料性附錄)非線性電路振蕩非線性電路振蕩的介紹僅限于中性點(diǎn)直接接地的三相網(wǎng)絡(luò)中的單相鐵磁諧振。用于計(jì)算分析的簡(jiǎn)化電路見(jiàn)圖D.1。CZZig(t)——負(fù)荷電流；圖D.1鐵磁諧振簡(jiǎn)化電路圖變電站鐵磁諧振是一個(gè)典型“非線性系統(tǒng)強(qiáng)迫諧振”的實(shí)例。強(qiáng)迫諧振是非線性系統(tǒng)的正弦激勵(lì)的同義詞。U?(t)=??·sin(ot+φs)a)關(guān)于非線性網(wǎng)絡(luò)的鐵磁諧振的解析解是不可能的；b)測(cè)量和計(jì)算沒(méi)有疊加的瞬態(tài)的和穩(wěn)態(tài)的電壓ug(t)和電流i,(t)是可能的；c)參數(shù)的微小變化(在原理圖D.1中的元件)對(duì)結(jié)果有顯著的影響；GB/T20840.3、GB/T20840.5在非線性系統(tǒng)CVT簡(jiǎn)化中應(yīng)用了戴維南定理。鐵磁諧振和暫態(tài)特性試驗(yàn)都可根據(jù)GB/T20840.3、GB/T20840.5,基于等效電路在完整的CVT“c.(1)CC鐵磁諧振可從一次電壓波形看出：ig(t)=A?·ψ(t)+A?·ψ3(t)+A?·ψ?(t)………ip(t)=ic.(t)+i,(t)+is(t)…文獻(xiàn)[10]。非線性系統(tǒng)振蕩的簡(jiǎn)單的方框圖見(jiàn)圖D.3。關(guān)于穩(wěn)態(tài)振蕩解S?(t),S?(t),…,S2m+1(t)[1]RüDENBERGR.ElektrischeSchaltvormanlagen.Springer-Verlag,Berlin/G?ttingen/Heidelberg,4.Auflage,1953.[2]HEUCK,K.,DETTMANN,K.-D.,REUTERE.Elekt[3]BERGMANNC.KippschwingungeninDrehstromnetzen,DissertationD83,Fakul[4]BERGMANNC.,GrundlegendeUntersuchungenüberKippschwingungenetzen,ETZ-ABand88(1967),H.12,pp.292-298.[5]GERMAYN.,MASTEROS.&.VROMANJ.Reviewofferroresonancephenomenainhigh-voltagepowersystemandpresentationofavoltagetransformermodelfor[6]JACOBSON,D.ExamplesofFerroresonanceinaHighVoltagePowerSystem.IEE[7]IEC60071-1Insulationco-ordinat[8]BR?UNLICHR.,D?UMLINGH.,HOFH.W.,MINKNERR.Ferroresonanzschwingungenintionen