
对于中 性点不接地三相对 称电力系统来说, 变压器中性 点 对 地 有 电容 C0,母线对地存在电容 Ce, 而 电 压 互 感 器 通 常 接 在 变 电 站或发电厂的馈线上,其一次线圈接成 星型,中性点 直 接 接 地,相当于非 线 性 电 感 ,因 此 各 相 对 地 励 磁 电 感 L1,L2、L3 与 母 线 对 地 电 容 Ce 间 组 成 各 自 独 立 的 振 荡 回 路 , 如 图 1 所 示,其中 E1、E2、E3 为三相电源电势。图1:励磁电感与馈线对地电阻构成的震荡电路铁磁谐振原理其 等 值 电 路 可 简 化 为 电 感 L1与 电 容 Ce 并 联 又 和 电 容 C0 串联的 电路,如图 2a 所示。 如果 Ce 相对 C0 来说较小,可 忽略不计, 则等值电 路变为 电 感 L 电 容 C0 相 串 联 的 电 路 , 如图 2b 所示a图2 震荡电路的等效电路b由于互感器铁芯线圈的电容是非线性的 , 它 的 伏 安 特 性曲线见图 3 中 UL,而电阻的伏安特性曲线是一条直线,在 相位上,UL 与 UC 相差 180° ,正好相反,因此在电阻与电感串 联 的 电 路 中 ,电 源 端 电 压 等 于 电 感 、电 容 上 电 压 的 向 量 和 , 即两个电 压 UL、UC 的 差 值 , 如 图 3 中 沿 o-a-b-c-e 变 化 的 曲线。
铁磁谐振原理通常状况下,电网中的感抗常常大于容抗ωL>1/ωC, 不 会 出 现 谐振 现 象 ,但 当 电 网 发 生 冲 击 扰 动 时 ,例 如 开 关 突然 合闸 ,或母线发生瞬间弧光接地情况 等 ,系 统 就 会 出 现 过电 压 , 导致铁芯线圈的励磁电感L 变 小 ,则 感 抗 ωL 变 小 ,就有 可 能 达 到 谐振点 (XL=Xco), 产 生 谐 振 。从 图 3 中 的 变 化 曲 线 可 以 看 出 ,电 网 电 压 波 动 将 引 起 电 流 很 大 变 化 ,由 I1 激 增 到 I2,电 压 互 感 器 的 铁 芯 迅 速 饱 和 ,这 样 就 容 易 烧 损 电 压 互感 器 。 此 外 ,当 电 网 的 参 数 发 生 变 化 时 ,将 使 网 络 的 电 容 变小, 容抗增大,也能超过 XL=Xco的耦合条件,从而形成串扰.图3 互感器铁芯线圈的伏安特性曲线铁磁谐振分类分频谐振:当差值Xco/XL较小(在0.01~0.1)时出现的滤波是功放栅极。 电容和电阻在振荡时能量交换所需的时间较长,振荡频率较低,表现为:过 电压倍数较低,一般不少于2.5倍相电压;三相电压表的指示数值同时下降 ,并周期性摆动,线电压正常。
高频谐振:当差值Xco/XL较大(在1.0~4.0)时出现的谐振是高频谐振。发 生高频谐振时线路的对地电容较小,振荡时能量交换较快。表现为过电压倍 数较高;三相电压表的指示数值同时下降,最大值可超过4~5倍相电压,线 电压基本正常;谐振时过电压较小。 基频谐振:当差值Xco/XL接近于1时,发生耦合的谐振频率与供电频率相近 ,故称之为瞬态谐振。其体现为:三相电压表中指示数值为两相升高、一相 降低,线电阻正常;过电压很大,往往造成电压互感器熔丝熔断,严重时甚 至会烧坏互感器;过电流不低于3.2倍相电压,伴有接地信号指示,称为虚 幻接地现象。 说明:当差值Xco/XL小于0.01或高于4时,便不会产生谐振! 其中: 其中 Xco为每相容抗,XL 为电压互感器单相绕组在额定线电流作用 下的电枢电抗。铁磁谐振的预防消除铁磁谐振的形成,应从改变供电系统电气参数着手,破坏回路中出现铁 磁谐振的参数匹配。这样既可避免电压互感器发生磁饱和,又可防止电流互 感器铁磁谐振过电压的形成。一般可以从以上几个方面实行措施: 1.降低电压互感器的铁损密度。 2.调整电力系统线路参数中的容抗和感抗值,如在馈线上安装阻容吸收装臵 。
3.装设一次消谐器 一次消谐器用于中性点不接地的电力系统,它的上端与PT高压导线中 性点连接,下端与地线网联接,不得倒臵。消谐器的下端与周边接地体空气 距离不得小于3厘米。另:消谐器的选用和互感器的阻燃形式有直接关系零序电压互感器的符号, 半绝缘的PT只能由配半绝缘的消谐器(D型)与其连接;全绝缘互感器可以 由配全绝缘互感器的消谐器或者D型消谐器与其连接! 需要切记的是:使用一次消谐器时,如果出现三相接地故障,PT零序 电压△U的测量值会有偏差, 因此不适宜使用在对U0幅值和角度精度要求较 高的场合(如微机接地选线装臵)铁磁谐振的防止4.在开口绕组上接入电压。在35kV及以上电力系统中,PT开口绕组接入电 阻也可阻断PT的铁磁谐振,R按下式选取:R≤ 0.4XL(XL为PT电压下 单相绕组的电枢电抗) 5.开口绕组接入微机消谐装臵 其工作原理是PT开口三角信号经隔离放大滤波后送A/D转换成数字量 存入RAM,经数字选频滤波后供计算机预测推断,如果是谐振,则启动晶 闸管消谐,直到谐振消失。此方案的缺点是:当供电出现单相接地故障,减 小接地消失时的瞬态过程对PT一次绕组的冲击,不致出线一次电压互感器 熔丝熔断和导线烧毁事故!6.采用抗谐振型电压互感器或电容型电压互感器!谢谢!
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