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发作铁磁谐振的防备办法

2017-10-03 15:35分类:电工考证知识 阅读:

  1十 kV良站十 kV体系为中性点不接地体系,在十 kV体系呈现A相单相接地时,发作十 kV母线干式电压互感器烧坏的缺点。往后检查,母线电压互感器本体迸裂、内部绝缘物喷出,非接地相B、C相一次熔丝熔断,母线电压互感器的避雷器未动作,中性点所接消谐电阻正常,中性点绝缘正常,励磁特性在正常计划,二次回路绝缘正常。现剖析单相接地时,电压互感器烧坏及铁磁谐振发作的要素。
电力体系中存在着很多储能元件,当体系进行操作或发作缺点时,变压器、互感器等含铁芯元件的非线性电感元件与体系中电容串联或许致使铁磁谐振,对电力体系安全作业构成损害。在中性点不接地的非直接接地体系中,铁磁式电压互感器致使的铁磁谐振过电压是多见的,是构成事端较多的一种内部过电压。这种过电压轻则使电压互感器一次熔丝熔断,重则焚毁电压互感器,乃至摧毁瓷绝缘子及避雷器构成体系停运。在必定的电源效果下会发作串联谐振景象,致使体系中呈现严峻的谐振过电压。
1 电压互感器致使铁磁谐振的要素剖析
在中性点不接地体系中,为了监督对地绝缘,母线上常接有Y接线的电磁式电压互感器,如图1所示,图中u0为电源电势,C为线路等设备的对地电容,L为电压互感器激磁电感,R0为中性点串联消谐电阻。

在正常作业状况下电压互感器励磁感抗很大,其数值计划在兆殴级以上且各相对称。C数值视界路长短而定,线路愈长容抗愈小,即以1 km线路而言,其每相对地电容约0.004μF ,故其容抗小于1 MΩ,所以悉数网络对地仍呈容性且根柢对称,电网中性点的位移电压很小,挨近地电位。但电压互感器的励磁电感随通过的电流巨细而改动,其U-I特性如图2所示。

由图2可见,曲线的开端一段挨近直线,其电感相应地坚持常数。当激磁电流过大时,铁芯丰满,则L值随之大大下降。正常作业时铁芯作业在直线计划,当体系中呈现某些不坚决,如电压互感器俄然合闸的无量涌流、线路刹那间单相弧光接地等,使电压互感器发作三相纷歧样程度的丰满,致使损坏了电网的对称,电网中性点就呈现较高的位移电压,构成工频谐振或激起分频谐振。
2 铁磁谐振的特征
关于铁磁谐振电路,在相同的电源电势效果下,回路或许不只需一种安稳的作业状况。电路终究安稳在哪种作业状况,要看外界冲击致使的过渡进程的状况。
TV的非线性铁磁特性是发作铁磁谐振的根柢要素,但铁磁元件的丰满效应本身,也绑缚了过电压的幅值。此外回路损耗也使谐振过电压遭到阻尼和绑缚。当回路电阻大于必定的数值时,就不会呈现剧烈的铁磁谐振过电压。
串联谐振电路,发作铁磁谐振过电压的的必要条件是ω0 = 1/L0C<ω。因此铁磁谐振可在很大的计划内发作。
坚持谐振振荡和赔偿回路电阻损耗的能量均由工频电源供应。为使工频能量转化为其它谐振频率的能量,其转化进程有必要是周期性,且有节律的,即…1/2(1,2,3…)倍频率的谐振。
铁磁谐振对TV的损坏,铁磁谐振(分频)通常应具有如下三个条件。
铁磁式电压互感器(TV)的非线性效应,是发作铁磁谐振的首要要素。
TV感抗为容抗的十0倍以内,即参数匹配在谐振计划。
要有激起条件,如投入和断开空载母线、TV俄然合闸、单相接地俄然不见、外界对体系的搅扰或体系操作发作的过电压等。
由前面剖析可知,事端中具有了3个条件,才致使了这次事端。当良站十 kV体系发作单相接地时,缺点点流过电容电流,未接地的两相B、C相电压添加31/2,对体系发作扰动,在这一刹那间电压骤变进程中,TV高压线圈的非接地两相的励磁电流就要俄然增大,乃至丰满,由此构成相间串联谐振。丰满后的TV励磁电感变小,体系网络对地阻抗趋于理性,此刻若体系网络的对地电感与对地电容相匹配,就构成共振回路,激起各种铁磁谐振过电压。分外是分频铁磁谐振可致使相电压低频摇晃,励磁感抗成倍下降,发作过电压,过电压幅值可抵达近2~3.5Ue以上,但此过电压达不到避雷器的动作电压1.7 kV,故母线避雷器并未动作。一同,感抗下降会使励磁回路严峻丰满,励磁电流急剧加大,电流大大逾越额外值,据实验,分频谐振的电流可达正常电流的240倍以上,致使铁芯剧烈振荡。TV是在这么大的电流下作业,使本身的温度也活络添加,当热量堆集到必定程度,干式TV中很多绝缘纸、绝缘介质会受热气化,体积急速胀大,而寄存绝缘纸、绝缘介质的干式互感器内部空间有限,当压强堆集到必定程度时便发作了TV爆破。
3 铁磁谐振频率区域的区别
电力网中发作纷歧样频率的谐振,与体系中导线对地散布电容的容抗Xc0,和电压互感器并联作业的概括电感的感抗Xm,两者的比值Xc0/Xm有直接联络。
Xco视详细状况而定,架空线路Xco=350×31/2/L,kΩ/km;电缆Xco=十×31/2/L,kΩ/km;变压器线圈对地电容的容抗Xc0通常取600~1 000 kΩ。其间L为线路长度,单位km。
Xm为由电压互感器的二次侧感抗十0 V/I折算到一次侧的感抗。其间I为二次侧的实习查验电流。
3.1 分频谐振
当比值Xc0/Xm较小(在0.01~0.07)时发作的谐振是分频谐振。电容和电感在振荡时能量沟通所需的时刻较长,振荡频率较低,体现为:过电压倍数较低,通常不逾越2.5倍相电压;三相电压表的指示数值一同添加,并周期性摇晃,线电压正常。
3.2 高频谐振
当比值Xc0/Xm较大(在0.55~2.8)时发作的谐振是高频谐振。发作高频谐振时线路的对地电容较小,振荡时能量沟通较快。体现为过电压倍数较高;三相电压表的指示数值一同添加,最大值可抵达4~5倍相电压,线电压根柢正常;谐振时过电流较小。
3.3 基频谐振
当比值Xc0/Xm挨近于1时,发作谐振的谐振频率与电网频率相同,故称之为基频谐振。其体现为:三相电压表中指示数值为两相添加、一相下降,线电压正常;过电流很大,通常致使电压互感器熔丝熔断,严峻时乃至会烧坏互感器;过电压不逾越3.2倍相电压,伴有接地信号指示,称为虚幻接地景象。
当Xc0/Xm≤0.01或Xc0/Xm≥2.8时,体系不会发作铁磁谐振。在纷歧样的谐振区域,谐振的外施触发电压是纷歧样的。分频谐振区谐振外施电压为最低,在正常额外电压下体系稍有不坚决就可触发谐振。而高频谐振区的谐振外施电压最高。在同一谐振区域内纷歧样的Xc0/Xm比值下,谐振的最低外施触发电压(临界值)也是纷歧样的。

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