什么是铁磁谐振
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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。
电力系统的铁磁谐振可分二大类:
一类:是在66kV及以下中性点绝缘的电网中,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(如遭雷击、单相接地故障消失过程以及开关操作等)作用下而激发产生的铁磁谐振现象;
另一类:是发生在220kV(或110kV)变电站空载母线上,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(含保护整组传动联跳)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中的一相、两相或三相激发产生的铁磁谐振现象,即串联谐振,简单地讲就是由高压断路器电容与母线电压互感器的电感耦合产生谐振由于谐振波仅局限于变电站空载母线范围内,也称其为变电站空母线谐振。
铁磁谐振产生的条件
电力系统中许多元件是属于电感性的或电容性的,如电力变压器、互感器、发电机、消弧线圈为电感元件,补偿用的并或串联电容器组、高压设备的寄生电容为电容元件,而线路各导线对地和导线间既存在纵向电感又存在横向电容,这些元件组成复杂的LC 震荡回路,在一定的能源作用下,特定参数配合的回路就会出现谐振现象。由于铁芯电感的磁通和电流之间的非线性关系,电压升高导致铁芯电感饱,极容易使电压互感器发生铁磁谐振。在中性点不接地系统中,如果不考虑线路的有功损耗和相间电容,仅考虑电压互感器电感L 与线路的对地电容Co ,当C大到一定值,且电压互感器不饱和时,感抗XL大于容抗XCo。而当电压互感器上电压上升到一定数值时,电压互感器的铁芯饱和,感抗XL小于容抗XCo,这样就构成了谐振条件。
铁磁谐振产生的原因分析
电力系统是一个复杂的电力网络,在这个复杂的电力网络中,存在着很多电感及电容元件,尤其在不接地系统中,常常出现铁磁谐振现象,给设备的安全运行带来隐患。
在简单的R、C 和铁铁芯电感L电路中,假设在正常运行条件下,其初始状态是感抗大于容抗,即ωL > (1/ωC),此时不具备线性谐振条件,回路保持稳定状态。但当电源电压有所升高时,或电感线圈中出现涌流时,就有可能使铁芯饱和,其感抗值减小,当ωL = (1/ωC)时,即满足了串联谐振条件,在电感和电容两端便形成过电压,回路电流的相位和幅值会突变,发生磁谐振现象,谐振一旦形成,谐振状态可能“自保持”,维持很长时间而不衰减,直到遇到新的干扰改变了其谐振条件谐振才可能消除。
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