淺析系統(tǒng)諧振過電壓及抑制措施

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1、淺析系統(tǒng)諧振過電壓及抑制措施字體大?。捍?中-小whwugao?發(fā)表于10-09-0909:53??閱讀(53)?評(píng)論(0)??分類：[摘要]高壓系統(tǒng)諧振過電壓是電力系統(tǒng)常見的過電壓之一，是由于變電站倒閘操作引起的，其實(shí)質(zhì)就是電磁式電壓互感器勵(lì)磁特性飽和，激發(fā)鐵磁諧振。發(fā)生鐵磁諧振事件，不但對(duì)大量電力設(shè)備和系統(tǒng)安全運(yùn)行帶來危害，還嚴(yán)重危及人身安全，必須予以足夠重視和防范。[關(guān)鍵詞]鐵磁諧振過電壓抑制措施??1.引言高壓系統(tǒng)鐵磁諧振過電壓是電力系統(tǒng)常見的過電壓之一，是中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中最常見，且造成事故最多的一種內(nèi)部過電壓。而在中性點(diǎn)有效接地的高壓

2、系統(tǒng)中，由于中性點(diǎn)電位基本固定，該類過電壓發(fā)生的幾率要少得多，但在一些特殊情況下，仍有可能被激發(fā)，最常見的就是在變電站倒閘操作過程中，出現(xiàn)的斷路器斷口電容器與電磁式電壓互感器及空載母線構(gòu)成的串聯(lián)諧振回路，由于變電站倒閘操作引起的操作過電壓作用，電磁式電壓互感器勵(lì)磁特性飽和，激發(fā)鐵磁諧振。2.故障現(xiàn)象下面分析一下近期發(fā)生的由于PT飽和產(chǎn)生的有效接地系統(tǒng)的諧振過電壓如：2000年5月20日18時(shí)25分，某局某站220kV#2母線電壓互感器，在進(jìn)行對(duì)#2母線送電操作過程中，發(fā)生爆炸事故；2001年3月13日某220kV某站，在運(yùn)行方式由雙母線并列運(yùn)行轉(zhuǎn)

3、為Ⅱ母線單母線運(yùn)行中，值班員進(jìn)行停Ⅱ母線操作激發(fā)鐵磁諧振；2001年3月28日220kV某站正常運(yùn)行中，12時(shí)52分由于110kV乙母線單相接地，110kV母差保護(hù)動(dòng)作切除乙母線的過程中，觸發(fā)乙母線PT鐵磁諧振過電壓；2001年4月15日，某220kV某站在進(jìn)行變電站送電操作過程中，發(fā)生PT鐵磁諧振事件3.故障分析分析發(fā)生的歷次投切空母線激發(fā)的PT鐵磁諧振過電壓的過程，主要有以下兩種情況：①投空母線開關(guān)操作前，合被投母線側(cè)刀閘引起的諧振過電壓；②切空母線開關(guān)分?jǐn)鄷r(shí)激發(fā)的諧振過電壓。它們主要的共同特點(diǎn)是：·被操作的母線是空母線，在母線上只掛有電磁式

4、電壓互感器及避雷器，斷路器的斷口并聯(lián)有均壓電容器?！つ妇€電壓表上穩(wěn)定地顯示出諧振過電壓的有效值，當(dāng)關(guān)合充電斷路器的瞬間，諧振立即消失，母線電壓恢復(fù)到正常水平。這些事件再次使我們清醒地認(rèn)識(shí)到：投切空母線激發(fā)的PT鐵磁諧振過電壓可能對(duì)系統(tǒng)安全運(yùn)行帶來的危害，特別是某局某站220kV#2母線電壓互感器由于長(zhǎng)時(shí)間諧振，電壓互感器長(zhǎng)時(shí)間承受過電壓及過負(fù)荷，導(dǎo)致爆炸，不但對(duì)大量電力設(shè)備和系統(tǒng)安全運(yùn)行帶來危害，還嚴(yán)重危及人身安全，必須予以足夠重視和防范。下面分析一下諧振過電壓，進(jìn)一步探討一下高壓系統(tǒng)鐵磁諧振過電壓。有電感和電容原件向串聯(lián)可以構(gòu)成一個(gè)串聯(lián)諧振電路

5、，其諧振條件為感抗和容抗相等，即：XL=XC,或ωL=1/ωC.因此可求出諧振頻率為f0=1/2?稱為固有自振頻率。對(duì)于復(fù)雜的電路，可以組合成一系列的具有不同的自振頻率的振蕩回路。在進(jìn)行開關(guān)操作時(shí)，由于瞬變過程波形會(huì)引起某種變化，非正選的電源波形含有一系列的諧波。當(dāng)電路中的自振頻率之一與電源諧波之一正好相等時(shí)，就出現(xiàn)這一頻率的諧振過電壓。諧振是一種穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象，諧振過電壓的持續(xù)時(shí)間可能很長(zhǎng)，因此，這種過電壓一旦發(fā)生，往往造成嚴(yán)重的后果。3.1線性諧振過電壓線性諧振市電力系統(tǒng)中最簡(jiǎn)單的一種諧振形式，其特點(diǎn)是電感和電容都為恒定的常數(shù)，當(dāng)電源中某次的諧振的

6、頻率正好與電路的自振頻率相等時(shí)，如果電阻為零，則諧振時(shí)電流為無限大，電壓也為無限大。實(shí)際上電阻不可能是零，則可能出現(xiàn)額定電壓K倍數(shù)的過電壓。如果電路的自振角頻率ω0=2f0不相等，雖然也能出現(xiàn)串聯(lián)諧振過電壓，但是過電壓的數(shù)值較小。通過典型的實(shí)例計(jì)算證明，當(dāng)電源諧波頻率小于0.7f0或大于1.25f0時(shí)，諧振電壓數(shù)值一般小于額定電壓的兩倍，這也是線形諧振過電壓的一個(gè)特點(diǎn)。3.2鐵磁諧振過電壓鐵磁諧振過電壓的特點(diǎn)：在正常運(yùn)行條件下，電感、電容串聯(lián)回路中串聯(lián)回路中一般感抗要大于容抗，由于出現(xiàn)某種因素電感兩端電壓有所升高，使電感鐵芯飽和，感抗減少，出現(xiàn)感

7、抗和容抗相等，甚至感抗小于容抗，形成相位反轉(zhuǎn)，引起鐵磁諧振，當(dāng)上述諧振現(xiàn)象的頻率等于工頻時(shí)，稱為基波諧振過電壓。其他還有高磁諧波諧振和分次諧波諧振，下面舉例說明：設(shè)有如圖1-1（a）所示之電感電容電路，圖1-1（b）中曲線UL（I）表示電感L上的電壓隨著電流I變化的伏安特性曲線，直線UC（I）表示電容C上的電壓隨著電流的I變化的伏安特性曲線?！鱱則表示電路中總的電壓降，它等于電感和電容上的壓降的代數(shù)和，根據(jù)電勢(shì)平衡條件應(yīng)有E=△u。?正常時(shí)，電路工作在a1點(diǎn)，電感上的壓降UL1要大于電容上的壓降UC1，電流落后于電源電壓。當(dāng)電源電壓E小于△u曲線

8、部分的最高點(diǎn)U`時(shí)，電路是穩(wěn)定的。即使電源有某種程度的波動(dòng)，仍可回到工作點(diǎn)a1。但當(dāng)電源電壓瞬間超過U`時(shí)，電感由于鐵芯和感抗下降，電感