500kV GIS開閉所におけるPT共鳴の操作方法
1. 共鳴の原因
500kV GISスイッチングステーションは「一次設備の知能化と二次設備のネットワーキング」の原則に基づいて設計されています。PT高圧側には分離装置がなく、直接バスGISに接続されています。故障記録図の分析によると、5021回路遮断器が開くと、破砕容量とPTが直列回路を形成します。さらに、バス電圧はPTインダクタンスによって並列され、感応特性を示します。この容量が乱され、共鳴が引き起こされます。
飽和電流は1時間40分以上続き、PTの加熱と損傷リスクを引き起こします。等価回路には、電源電圧（Es）、回路遮断器（CB）、破砕グレーディングコンデンサ（Cs）、バス対地コンデンサ（Ce）、およびPT一次コイル抵抗とインダクタンス（Re、Lcu）が含まれます。
原因を調査するために、第二線路の電力を切りました。PT絶縁抵抗、直流抵抗、およびSF₆ガス圧力の検出では異常はありませんでした。電磁PTは鉄心を持つ非線形インダクタであり、GIS機器部品には容量があります。特定のシナリオでは、LC直列回路が共鳴条件を満たし、継続的な共鳴が発生します。
2. 科学的な抑制ソリューション
2.1 ソリューション提案
PT共鳴は500kV GISスイッチングステーションで一般的です。強磁性材料の透磁率は外部磁場により変化します：磁場が増加すると→磁束密度が上昇します。飽和後、透磁率はピーク値に達します。さらなる増加とともに、透磁率は減少します。コイル誘導公式によると：
(Nは巻数、μは透磁率、Sは磁気回路の等価断面積、lmは等価磁気回路長)、電磁PTのコイル巻数と磁気回路パラメータは一定であり、インダクタンスは透磁率と線形関係を持っています。鉄心が飽和すると、透磁率が急激に低下し、インダクタンスが小さくなり、非線形特性を示します。回路に低周波電圧が現れると、PT鉄心が飽和し、等価インダクタンスが減少し、巻線励磁電流が数百倍に増大し、共鳴加熱が発生します。
共鳴に対して、以下のソリューションが提案されています：
2.2 事故処理
500kV GISスイッチングステーションの入線PTは、電力供給停止中に繰り返し共鳴し、PTが損傷し、設備の運転に影響を与えました。入線の電力供給停止操作（ホットスタンバイ→コールドスタンバイなど）中も、PTは共鳴しました。そのため、PTパラメータを計算し、一次/二次巻線の巻数を調整して磁束密度を減らし、インダクタンスを変更しました。また、反共鳴コイルを設置し、新しいPTと入線PTを交換しました。観察と統計の結果、スイッチングステーションでの共鳴は発生せず、設備は正常に動作しました。
3. 予防措置：自動共鳴除去装置の設置
バスPTが直接GISバスに接続されている場合、PTとバス対地抵抗は考慮されません。PTのインダクタンスをL、バス対地キャパシタンスをCとします。これらは並列してインピーダンスZを形成し、計算式は
自動共鳴除去装置を設置することで、インピーダンス特性に基づいて共鳴を抑制することができます。
500kV GIS入線PTにおけるPT共鳴の影響を減らすために、空気遮断器と非線形抵抗をPT残余電圧巻線に追加し（全停止時にメーカーと協力して）、自動共鳴除去を行います。無負荷バス共鳴障害の緊急計画が必要です。
500kV GISバスバーは開放型設置を使用しています。他のデバイスはSF₆絶縁です（占有面積が小さく、信頼性が高く、20年以上のメンテナンス間隔、三峽プロジェクトで使用）。信頼性の高い自動共鳴除去装置（例：SiCを使用したLXQタイプ、コンパクトで取り付けが簡単；WXZ196マイクロコンピュータベース、リアルタイムの高調波除去用）を使用することで、共鳴を防止できます。
3.2 運転規則の改善
500kV GIS運転について：
4. まとめ
500kV GIS設計では、バスPTの共鳴をシミュレーションし、堅牢なPTを選択します（スイッチング中のコア飽和を防ぐ）。既存の共鳴に対しては、対象となる行動（例えば、バス/PTの交換）を取ることで安全な運転を確保します。この「予防-運転-設計」システムは、反共鳴能力を向上させます。
