电压互感器铁磁谐振的原因
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电力系统中的电容和电阻元件,一般可认为是线性参数,可是电感元件则不然。由于振荡回路中包含不同特性的电感元件,谐振分为三种不同的类型:线性谐振、铁磁谐振、参数谐振,而铁磁谐振过电压现象是电力系统中一种比较常见的内部过电压现象,这种电压持续时间长,甚至能长时间自保持,它是导致电压互感器毁坏的主要原因之一,同时也是电力系统中某些重大事故的诱发原因之一,对电力系统的安全运行构成了极大的威胁,因而有必要对铁磁谐振进行详细分析,找出产生铁磁谐振的根源,并采取有效措施进行防止,保证电力系统的稳定安全运行
电压互感器铁磁谐振的原因
在正常情况下,电压互感器的励磁阻抗很大,网络对地阻抗仍呈容性,三相基本平衡,中性点的位移电压很小,但当系统处在操作中或有故障、受到扰动时,系统对地电压会出现低频自由分量,使电压互感器对地电压升高,电压互感器一次线圈中出现涌流。涌流可能会使铁心深度饱和,其电感值随铁心的饱和而减小,这时有可能出现两种情况:第一种情况,电压互感器的一次电流继续增大,烧断电压互感器一次侧的熔断器或烧坏电压互感器;第二种情况,当电感降至 PL=1/PC时,就会导致铁磁谐振。铁磁谐振的发生会使得电网三相对地电压 变得不稳定,常常会使两相对地电压升高,而另一相对地电压降低。 如果你认为只有在基频下才有可能发生铁磁谐振,那就错了,在高频和低频下铁磁谐振同样可以发生,并且在同一次谐振过程中,可能产生两种不同频率的过电压,也就是说,可能从一种频率的谐振状态自动转变为另一种频率的谐振状态。谐振状态可能持续较长时间,也可能突然自动消失。
电压互感器铁磁谐振防止措施
1.通过降低铁心的磁通密度来改善互感器的伏安特性 单相三线圈电压互感器主要用于系统单相接地保护。当系统发生单相接地故障时,会导致工频电压升高、铁心出现过激磁的情况发生。用于中性点直接接地系统的电压互感器,过激磁达到1.5倍,为了使铁心不至于过度饱和,在正常工作时,应选择低些的磁通密度;而用于中性点不直接接地系统的电压互感器,过激磁达到1.9倍,同时还要考虑避免发生铁磁谐振,因此,在正常工作时,应该选择更低一些的磁通密度。 当系统处于操作中或有故障、受到扰动时,如果电压互感器的伏安特性足够好,则电压互感器铁心就不易饱和,铁磁谐振也不会发生。
2.调整线路参数中C与L的配合 由以上分析可以得出,发生铁磁谐振需要满足三个条件,任何一个条件的改变都会阻碍铁磁谐振的发生,所以可以在母线上加装一组对地电容器,使系统的感抗小于系统容抗的倒数,从而避免铁磁谐振发生,当然,也可以在电感回路中串接电感元件,使系统容抗的倒数小于电感线圈在铁心饱和时的系统感抗,从而避免铁磁谐振的发生,但是这样会降低系统负载的功率因数,所以不可取,此外,根据PL=1/PC,可以选择投入事先规定的某些设备或线路,改变线路参数中C与L的配合,从而防止铁磁谐振的发生。
3.将系统中性点改为消弧线圈接地 我们都知道,电源中性点对地绝缘和电压互感器一次绕组中性点直接接地是铁磁谐振过电压产生的最根本原因。因此,如果用经接地变压器、消弧线圈接地的方式取代电源中性点,则该系统零序回路的电感参数将主要由接地变压器、消弧线圈的零序阻抗决定,而零序阻抗远远小于电压互感器的励磁阻抗,那么系统中性点电位就得到了很大程度的稳定,所以即使电压互感器励磁阻抗发生突变,也不会发生铁磁谐振。
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