铁磁谐振的影响
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铁磁谐振是由铁心电感元件,如发电机、变压器、电压互感器、电抗器、消弧线圈等和和系统的电容元件,如输电线路、电容补偿器等形成共谐条件,激发持续的铁磁谐振,使系统产生谐振过电压。谐振过电压事故是最为频繁的,在各种电压的电网中都会产生,在电网中会严重的影响安全运行。铁磁谐振其主要危害有:系统过电压、绝缘击穿、PT烧毁、避雷器爆炸等。
电力系统的铁磁谐振可分二大类:一类是在中低压电压等级中性点非直接接地系统的电网中,由于对地容抗与电磁式电压互感器励磁感抗的不利组合,在系统电压大扰动作用下而激发产生的铁磁谐振现象,也即并联谐振,是造成事故较多的一种内部过电压,轻则熔断保险,重则烧毁设备;另一类是,当用220kV、110kV带断口均压电容的主开关或母联开关对带电磁式电压互感器的空母线充电过程中,或切除带有电磁式电压互感器的空母线时,操作暂态过程使连接在空母线上的电磁式电压互感器组产生的铁磁谐振现象。
铁磁谐振的影响
电力系统架构复杂、运行方式灵活,运行参数具有随机性,促使系统参数变化。系统中的电感、电容元件在系统进行操作或发生故障刺激下,形成各种振荡回路,特别是变压器、互感器等具有铁芯和绕组的电气设备在某种特定激励作用下, 很容易因电磁耦合,产生串并联谐振现象,导致严重的铁磁谐振过电压。据统计:35kV系统中铁磁谐振过电压占总故障的55%;10kV系统中铁磁谐振过电压占总故障的50%。而35kV及以下电网大部分采用中性点不接地方式运行,且由于35kV及以下电网结构相对薄弱,受地理、环境、气候、绝缘老化等因素的影响,发生故障的几率较大,加之系统运行方式多变,操作频繁,从而导致了系统铁磁谐振过电压的现象时有发生。
(1)故障发生后,强大的饱和电流流过具有铁芯和绕组的电气设备,由于暂态的电磁耦合,产生铁磁谐振,形成铁磁谐振过电压。
(2)系统有各种运行方式,在不同的运行方式下,系统的阻抗、感抗和容抗也随之发生变化,特定条件下,会引起系统谐振,然后过渡成铁磁谐振,形成铁磁谐振过电压。
(3)在中性点不接地系统中,受操作或系统故障的刺激,会引起电压互感器的电磁耦合,使铁芯迅速饱和后产生铁磁谐振,迫使系统的中性点发生位移,导致系统过电压的现象尤为突出。
铁磁谐振的危害
(1)铁磁谐振过电压,会使那些有铁芯的电气设备中的铁芯迅速饱和,导致绕组的励磁电流迅猛增涨。严重时,可达额定励磁电流的百倍以上。从而引起电压互感器的熔断器熔断、喷油、绕组烧毁甚至爆炸。
(2)在某些特定情况下,铁磁谐振过电压可能会很高(最大为相电压的3倍左右),会使电气设备的绝缘击穿而导致这些设备损毁。
(3)铁磁谐振过电压,会引起有污秽的电气设备(如电压互感器、电流互感器、避雷器、绝缘子等)的瓷裙表面闪络而爆炸,甚至会形成短路。
(4)铁磁谐振过电压出现时,电网中可能并无接地点,但会出现电压一相降低两相升高的虚假接地现象,使运行值班人员造成错觉,形成误判。
(5)铁磁谐振过电压出现时,如果工作、保护等接地网的接地电阻不合格,此过电压还可以通过设备的接地引线,窜入接地网,使接地电压升高,从而危及现场人员的人身安全。
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