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浅谈电力系统中的铁磁谐振(2)

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2010/12/7 17:21:25   

 关键词:  电力系统 铁磁谐振

  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,下面先从简单的铁磁谐振电路中对铁磁谐振原因进行分析。

  3.1简单的铁磁谐振电路中谐振原因分析

  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。

  3.2电力系统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,下列几种激发条件可以造成铁磁谐振:a.电压互感器的突然投入;

  b.线路发生单相接地;

  c.系统运行方式的突然改变或电气设备的投切;

  d.系统负荷发生较大的波动;

  e.电网频率的波动;

  f.负荷的不平衡变化等。

  电压互感器的铁磁谐振必须由工频电源供给能量才能维持下去如果抑制或消耗这部分能量,铁磁谐振就可以抑制或消除。在我国6—10KV配电网内,发生互感器引起的谐振过电压情况甚为频繁,每到雷雨季节,熔断电压互感器保险的情况频繁发生。

  3.3中性点不接地系统铁磁谐振产生的原因

  中性点不接地系统中,为了监视绝缘,发电厂、变电所的母线上通常接有Yo接线的电磁式电压互感器,由于接有Yo接线的电压互感器,网络对地参数除了电力导线和设备的对地电容Co外,还有互感器的励磁电感L,由于系统中性点不接地,Yo接线的电磁式电压互感器的高压绕组,就成为系统三相对地的唯一金属通道。正常运行时,三相基本平衡,中性点的位移电压很小。但在某些切换操作如断路器合闸或接地故障消失后,由于三相互感器在扰动后电感饱和程度不一样而形成对地电阻不平衡,它与线路对地电容形成谐振回路,可能激发起铁磁谐振过电压。电压互感器铁心饱和引起的铁磁谐振过电压是中性点不接地系统中最常见和造成事故最多的一种内部过电压。在实际运行设备中,由于中性点不接地电网中设备绝缘低,线树矛盾以及绝缘子闪烙等单相接地故障相对频繁,一般说来,单相接地故障是铁磁谐振最常见的一种激发方式。

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