电力系统谐振原因及处理措施分析
电力系统谐振原因及处理措施分析

电力系统谐振原因及处理措施分析电力系统谐振是指在电力系统中,由于电感元件和电容元件之间的耦合作用,导致系统频率与其中一谐振频率非常接近或者相等,从而引发强烈的谐振现象。
电力系统谐振会导致系统的稳定性降低,甚至对设备造成损伤,因此需采取相应的处理措施。
1.线路参数不平衡:电力系统中,线路参数可能由于材料、施工等原因导致不平衡,使得电阻、电容、电感的数值存在差异,从而引发谐振问题。
2.寄生参数影响:由于电力系统中存在各种元件的寄生参数,如线路电容、变压器互感等,这些寄生参数也会产生谐振现象。
3.变压器的串联谐振:当变压器的电容和电抗连续串联时,会导致系统在谐振频率附近出现谐振现象。
4.电容补偿的谐振:电容补偿系统用来提高无功功率补偿能力,但若补偿容量选择不当,会形成与其他元件共振,引起谐振。
1.选择合适的线路参数:优化电力系统的线路参数,例如通过合理选择导线材料、提高线路间隙距离等措施,可以减小谐振的产生。
2.增加阻尼措施:在电力系统中增加合适的阻尼器,可以消耗谐振的能量,减轻谐振的影响,提高系统的稳定性。
3.采用合适的电容补偿:在进行电容补偿时,应合理选择补偿容量,避免与其他元件共振。
可以通过对电容器的串联电感进行合理设计,避免谐振的发生。
4.使用滤波器:适当地在系统中引入谐振滤波器,可以将谐振频率范围的干扰信号滤除,从而消除谐振现象。
5.加强监测与控制:对电力系统进行实时监测,发现谐振问题时及时采取控制措施,如调整电力系统的运行状态,避免谐振过程的加剧。
6.加强设备维护:定期检查和维护电力系统的设备,防止电容、电感元件损坏引发谐振。
总结起来,电力系统谐振的处理措施是多方面的,包括优化线路参数、增加阻尼措施、合理选择电容补偿、使用滤波器、加强监测与控制以及设备维护等。
通过采取这些措施,可以有效地预防和处理电力系统谐振问题,提高系统的稳定性和可靠性。
电力系统中的谐波问题与分析技术研究

电力系统中的谐波问题与分析技术研究引言:现代社会对电力的需求越来越大,电力系统的稳定运行对于社会经济的发展至关重要。
然而,电力系统在运行过程中会面临一些问题,如谐波问题。
谐波是电力系统中的一种普遍现象,它对系统的稳定性和设备的正常运行产生了不可忽视的影响。
因此,对电力系统中的谐波问题进行深入研究和分析,提出相应的解决方法和技术手段是非常必要的。
一、谐波问题的定义与影响1. 谐波的定义谐波是指电力系统中存在的频率是基波频率整数倍的谐振现象。
电力系统中产生谐波的主要原因包括非线性负载、发电机组的谐波励磁和谐波源的接入等。
谐波问题主要表现在电压和电流波形畸变、系统损耗增加以及设备寿命缩短等方面。
2. 谐波问题的影响谐波对电力系统的影响主要体现在以下几个方面:(1)设备损坏:谐波会导致电力设备的工作电流和温度升高,进而加速设备的老化和损坏;(2)电网损失:谐波会导致电网中的有功和无功损失增加,降低系统的效率;(3)通信干扰:谐波会对通信设备产生干扰,降低通信质量和可靠性。
二、谐波分析技术为了解决电力系统中的谐波问题,需要进行谐波分析,找出谐波源,并提出相应的处理措施。
目前,谐波分析技术主要包括频谱分析和时域分析两种方法。
1. 频谱分析频谱分析是通过观察电力系统中各频率成分的振幅和相位关系,以及谐波频率分布情况来分析谐波问题。
常用的频谱分析方法包括傅里叶变换和小波变换。
(1)傅里叶变换傅里叶变换能够将信号在频域中分解成各个频率成分,并得到各频率成分的幅度和相位信息。
通过对电压或电流波形进行傅里叶变换,可以得到具体的谐波频率及其振幅,从而判断谐波的产生原因。
(2)小波变换小波变换是一种时频分析方法,能够同时提供时间和频率信息。
它通过对信号进行连续的分解,得到各个频率成分在时域和频域上的分布情况,更能反映谐波在时间上的变化特性。
2. 时域分析时域分析是通过观察电力系统中各时刻的电压和电流波形来分析谐波问题。
常用的时域分析方法包括快速傅里叶变换和窗函数法。
谐振产生的原因、分类、危害及防范措施

谐振产生的原因、分类、危害及防范措施一、谐振的类型一般可认为电力系统中的电容和电阻元件是线性参数,电感元件是非线性参数。
由于振荡回路中包含不同特性的电感元件,谐振有三种不同的类型:1.线性谐振。
谐振回路由不带铁芯的电感元件(如输电线路的电感、变压器的漏感)或励磁特性接近线性的带铁芯的电感元件(如消弧线圈,其铁芯中有气隙)和系统中的电容元件所组成。
在正弦电源作用下,当系统自振频率与电源频率相等或接近时,可能产生线性谐振。
2.铁磁谐振。
谐振回路由带铁芯的电感元件(如空载变压器、电压互感器)和系统中的电容元件组成。
受铁芯饱和的影响,铁芯电感元件的电感参数是非线性的,这种含有非线性电感元件的回路,在满足一定谐振条件时,会产生铁磁谐振。
目前在我国的10kV 系统中,运行着大量的电磁式电压互感器(PT),当出现单相直接接地、单相弧光接地、母线空载时突然合闸等情况时,由于电压互感器铁心电感的非线性,很容易发生谐振。
当PT 一次电感与系统对地电容满足谐振条件时,将产生很高的过电压和过电流,从而引起PT一次熔断器烧毁,甚至爆炸,严重威胁电网的安全运行。
3.参数谐振。
谐振回路由电感参数作周期性变化的电感元件(如凸极发电机的同步电抗在Xd-Xq间周期变化)和系统电容元件(如空载线路)组成。
当参数配合恰当时,通过电感的周期性变化,不断向谐振系统输送能量,将会造成参数谐振。
二、铁磁谐振的特点铁磁谐振是电力系统自激振荡的一种形式,其本质是一种LC振荡,是由于变压器、电压互感器等铁磁电感的饱和作用引起的持续性、高幅值谐振过电压现象。
其主要特点为:1、铁磁谐振存在自保持现象。
激发因素消失后,铁磁谐振过电压仍然可以继续长期存在;2、铁磁谐振过电压一般不会非常高,过电压幅值主要取决于铁心电感的饱和程度。
3、谐振回路中铁心电感为非线性的,电感量随电流增大、铁心饱和而下降;4、铁磁谐振需要一定的激发条件,使电压、电流幅值从正常工作状态转移到谐振状态。
电力谐波的产生原因及抑制方法

电力谐波的产生原因及抑制方法电力谐波是指电力系统中产生的非正弦波形,它由于交流电系统中的非线性负载、电力线上的电容器和电感器等因素引起。
电力谐波在电力系统中的存在可能会导致设备的故障、能源浪费和电网负载能力的下降。
因此,对电力谐波的产生进行有效的抑制是非常重要的。
1.非线性负载:非线性负载是电力谐波的主要源头。
非线性负载通常包括电力电子设备,如电视、计算机、UPS电源、逆变器、风力发电机等。
这些设备的工作原理会产生非线性电流,进而导致电网中谐波的产生。
2.电容器和电感器:电容器和电感器也会对电力谐波的产生做出贡献。
在电力系统中,电容器和电感器常用于无功补偿和电能储存。
然而,由于电容器和电感器的等效电路具有谐振特性,它们会对电力谐波起到放大的作用。
3.电网接地方式:电网的接地方式也会影响电力谐波的产生。
当电网采用不完全中性接地时,地线电流会导致电子设备的谐波污染。
抑制电力谐波的方法有多种,下面将介绍几种常见的方法:1.优化电力系统设计:对于新建的电力系统,可以采用谐波抑制措施进行设计。
例如,将非线性负载远离主要的电源和敏感设备,减少非线性负载对谐波的干扰。
2.增加电力系统的容量:增加系统容量可以降低电力谐波对设备的影响。
通过增加设备的容量,可以减少设备的负载率,从而降低了负载谐波。
3.应用谐波滤波器:谐波滤波器是目前应用最广泛的抑制电力谐波的方法之一、谐波滤波器可将电力谐波从电网中滤除,从而减少对设备的影响。
4.提高设备的抗谐波能力:可以通过改善设备的设计或增加额外的抗谐波装置,使得设备能够更好地抵抗电力谐波的干扰。
5.加强监测和管理:及时监测电力谐波的产生和影响程度,对于谐波超标的情况进行调整和管理。
可以采用在线监测系统对电力谐波进行实时监测,并根据监测结果采取适当的措施。
综上所述,电力谐波的产生原因主要是非线性负载、电容器和电感器以及电网接地方式等因素的综合作用。
为了有效抑制电力谐波,需要采用适当的方法,包括优化电力系统设计、增加系统容量、应用谐波滤波器、提高设备的抗谐波能力以及加强监测和管理等。
浅谈电力系统中的铁磁谐振过电压及消除方法

浅谈电力系统中的铁磁谐振过电压及消除方法摘要:本文简要分析了电力系统中铁磁谐振产生的原因、现象及对电气设备的危害,并介绍了消除铁磁谐振过电压的常用方法。
关键词:电力系统;铁磁谐振;过电压;电容;电感1 引言电力系统中有许多的电感、电容元件,如变压器、互感器、电抗器、消弧线圈、发电机等的电感,输电线路的对地电容及相间电容,以及各种高压设备的电容。
这些电感,电容元件在特定的参数配合条件下构成振荡回路,当系统进行操作或发生故障时形成谐振现象,从而产生谐振过电压,导致系统中某些电气设备出现严重的过电压而损坏,影响电力系统的安全运行。
2铁磁谐振过电压产生的原因电力系统内,一般的回路都可简化成电阻R、感抗、容抗的串联和并联回路。
铁磁谐振回路由带铁芯的电感元件(如空载变压器、电压互感器)和系统的电容元件组成。
正常运行条件下,感抗大于容抗,即>,此时电路运行在感性工作状态,不具备线性谐振条件,回路保持稳定状态。
铁磁谐振回路的容抗在频率不变的情况下基本上是个不变的常数,而感抗一般是由带铁芯的线圈产生的,铁芯饱和时感抗会变小。
当电源电压有所升高或电感线圈中出现涌流时,就有可能使铁芯饱和,其感抗值随之减小,当=时,即满足串联谐振条件,于是发生铁磁谐振[4]。
电力系统运行参数具有随机性,其运行方式灵活,构架比较复杂,容易使系统参数发生变化。
在进行操作或者发生故障的条件下,电力系统中的电容和电抗元件很容易形成振荡回路,尤其是主变压器,电压互感器等有绕组及铁芯的设备在一定的激励条件下,最容易产生电磁耦合现象,进而产生串、并联谐振,引发铁磁谐振过电压。
35kV、10kV系统大多采用中性点不接地方式运行,电网结构相对薄弱,加上电力系统操作频繁,运行方式又多变,很容易导致铁磁谐振过电压。
据有关统计,铁磁谐振过电压导致故障概率高达50% ~ 55%。
铁磁谐振过电压导致故障的严重性可见一般。
铁磁谐振过电压本质上是由于非线性励磁电感与电力系统对地电容所构成的铁磁谐振所引发的电网中性点不稳定现象。
电力电子技术中的电流谐振问题

电力电子技术中的电流谐振问题电力电子技术作为当代电力系统的核心内容之一,在工业生产和能源领域中起着至关重要的作用。
然而,电力电子设备中存在着一个常见的问题,即电流谐振。
本文将重点讨论电力电子技术中的电流谐振问题,并探讨其原因、影响以及解决方法。
1. 电流谐振问题的定义与产生原因电流谐振是指在电力电子设备中,电容和电感之间的互相作用引起的一种电流共振现象。
当电路中存在电容和电感时,由于它们的物理特性,电流在两者之间来回振荡,形成谐振。
电容和电感的参数选择不合理、电路布局不当、工作条件变化等都可能导致电流谐振现象的发生。
2. 电流谐振问题的影响电流谐振问题在电力电子设备中会带来一系列不良影响。
首先,谐振时电路中的电压和电流幅值会异常增大,导致元器件的过压和过流,甚至可能引发短路或烧毁元器件,损坏设备。
其次,电流谐振会带来额外的能量损耗,降低系统的能效。
此外,谐振频率与系统的工作频率相近时,会对系统的电磁兼容性产生不利影响,产生电磁干扰,影响其他设备的正常工作。
3. 电流谐振问题的解决方法为了解决电力电子技术中的电流谐振问题,需要采取一系列措施。
以下是几种常见的解决方法:(1)合理选择电容和电感的参数。
电容和电感是影响电流谐振的关键因素之一,通过合理选择它们的参数,可以有效降低电流谐振的发生概率。
例如,选择合适的电容和电感数值,使得它们的谐振频率远离系统的工作频率。
(2)增加阻尼措施。
通过在电路中增加合理的阻尼元件,如阻尼电阻或阻尼电容,可以消耗电流谐振时产生的能量,减小谐振幅值,降低电流谐振的风险。
(3)改进电路布局和连接方式。
电路的布局和连接方式直接影响电流谐振的发生概率。
因此,在设计电力电子系统时,需要合理规划电路布局,并采用合适的连接方式,减少电感和电容之间的互相影响。
(4)优化控制策略。
合理设计电力电子系统的控制策略,可以有效减小电流谐振的发生。
例如,采用谐振抑制技术,通过控制开关频率和占空比,在电路中引入有利于抑制谐振的频谱分布,降低谐振效应。
谐波、谐振的危害及防治措施

谐波、谐振的危害及防治措施前言随着电气自动化的迅速发展,工业生产中对电能质量的要求更高,但由于电能的复杂性和不稳定性,电力企业和电力用户都会面临许多问题。
其中一个关键问题就是谐波和谐振的危害,它们会对电力系统带来很多问题,同时也会对设备和工作人员的安全产生影响。
因此,谐波和谐振的危害需要引起我们的重视,有必要采取相应的措施进行防治。
谐波的危害谐波是指频率为整数倍基波频率的倍频波,当电网中出现谐波时,会对电力系统造成很多负面影响,主要表现在以下几个方面:1. 降低电网功率因数谐波会对电力系统的功率因数产生影响,使功率因数降低。
功率因数越低,电子设备就越难以正常工作,同时还会导致电能损失和电费增加。
因此,谐波应尽量减小。
2. 损害设备大量谐波会给设备带来很大的损害,造成设备寿命减少,安全储备降低和可靠性下降,这对生产带来很大的风险和影响。
谐波带来的损害主要包括:•电机过热损坏•物理变形•变压器局部过热•电容器和电感器损坏3. 干扰通信系统谐波会引起通信系统(尤其是无线电通信系统)的干扰,影响通信质量。
这种干扰会干扰射频通信的接收机、起伏机、响应器、发射机以及其他电子部件,使通信信号受到严重干扰,从而影响通信过程的稳定性和可靠性。
谐振的危害谐振是指电力系统在特定频率下的共振现象。
虽然谐振一般在正常运行条件下不会出现,但当出现谐振时,会对电力系统造成很大的威胁,主要表现在以下几个方面:1. 破坏电力设备谐振波能量巨大,一旦出现谐振,就会对电力设备造成破坏,严重时甚至会导致设备停产,影响生产。
因此,谐振的出现需要引起注意。
2. 对安全产生威胁谐振波会对人员和设备的安全产生威胁,严重时会导致设备火灾、电击事故等。
电力系统中所有的设备,不仅要承受电压和电流的冲击,还要承受谐振波的冲击,如果谐振波过大,会对设备造成严重威胁。
3. 影响电网稳定性谐振波的存在会破坏电力系统的稳定性,使电网不稳定,从而引起负荷不均衡、跳闸等故障,进一步危及电网的供电能力和稳定性。
电力系统谐振原因及处理措施分析

电力系统谐振原因及处理措施分析电力系统谐振是指电力系统中存在频率与系统其中一谐振频率相近的异常振动现象。
谐振会导致系统设备振幅增大、电流容量减小、电压稳定性下降,甚至会使系统设备损坏,严重时还会引发系统事故。
本文将详细分析电力系统谐振的原因,并给出相应的处理措施。
1.电抗器的并联谐振:电力系统中常见的电抗器有电动励磁容器、电抗器组等,在负载下和其中一种电抗器传输系统中,电源电抗器与传输线电感一起形成一个并联谐振回路。
当电抗器的谐振频率与线路电感谐振频率相近时,就会发生谐振。
2.传输线上的谐振:传输线上的谐振分为并列谐振和串联谐振两种。
并列谐振是指传输线电抗与负载电容并联形成的谐振回路,串联谐振则是指线路电感与负载电感串联形成的谐振回路。
这两种谐振都是传输线参数与负载特性相匹配时才会发生。
3.系统频率与负载谐振:电力系统的频率为50Hz,而一些设备的响应频率可能在50Hz附近,当系统频率正好与一些设备的谐振频率相符时,就会发生谐振。
常见的设备包括风电、光伏发电等新能源设备。
4.不平衡负荷引起的谐振:当电力系统中存在不平衡负荷时,系统各相之间的不均衡会导致谐振的发生。
针对以上原因,可以采取以下处理措施来避免和解决电力系统谐振问题:1.降低谐振频率:通过选择合适的电容、电感等元件参数,可以使谐振频率远离系统频率。
电容器、电抗器的接线和接地等方式可能会影响并联谐振频率的变化。
2.改变谐振回路的拓扑结构:对并联谐振回路来说,可以通过改变电源、电抗器、传输线等的连接方式来改变谐振回路的拓扑结构,从而避开谐振频率。
对串联谐振回路来说,可以通过改变传输线、负载之间的连接方式来改变谐振回路的拓扑结构。
3.使用谐振抑制装置:谐振抑制装置是一种专门用于抑制谐振的设备,可以通过在谐振回路中引入合适的电阻、电容、电感等元件来实现谐振的消除或抑制。
4.优化电力系统参数:通过优化电力系统的参数,如调整负荷分配、改变线路结构、提高系统稳定性等,来减小谐振的可能性。
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一、概述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。
二、铁磁谐振的现象1、铁磁谐振的形式及象征1)基波谐振:一相对地电压降低,另两相对地电压升高超过线电压;或两相电压降低、一相电压升高超过线电压、有接地信号发出2)分次谐波:三相对地电压同时升高、低频变动3)高次谐波:三相对地电压同时升高超过线电压2、串联谐振的现象:线电压升高、表计摆动,电压互感器开口三角形电压超过100V三、铁磁谐振产生的原因及其分析:1、铁磁谐振产生的原因:1)、有线路接地、断线、断路器非同期合闸等引起的系统冲击2)、切、合空母线或系统扰动激发谐振3)、系统在某种特殊运行方式下,参数匹配,达到了谐振条件2、串联谐振产生的原因:进行刀闸操作时,断路器隔离开关与母线相连,引发断路器端口电容与母线上互感器耦合满足谐振条件3、电力系统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,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。
3.4中性点直接接地系统铁磁谐振产生的原因若中性点直接接地,则电压互感器绕组分别与各相电源电势相连,电网中各点电位被固定,不会出现中性点位移过电压;若中性点经消弧线圈接地,其电感值远小于电压互感器的励磁电感,相当于电压互感器的电感被短接,电压互感器的变化也不会引起过电压。
但是,当中性点直接接地或经过消弧线圈接地的系统中,由于操作不当和某些倒闸过程,也会形成局部电网在中性点不接地方式下临时运行。
在中性点直接接地电力系统中,一般铁磁谐振的激发因素为合刀闸和断路器分闸。
在进行此操作时,由于电路内受到足够强烈的冲击扰动,使得电感L两端出现短时间的电压升高、大电流的震荡过程或铁心电感的涌流现象。
这时候很容易和断路器的均压电容Ck一起形成铁磁谐振。
四、铁磁谐振对电力系统安全运行的影响通过以上分析,我们就能够明白,当线路发生单相接地或断路器操作等干扰时,造成电压互感器电压升高,三相铁芯受到不同的激励而呈现不同程度的饱和,电压互感器的各相感抗发生变化,各相电感值不相同,中性点位移产生零序电压。
由于线路电流持续增大,导致电压互感器铁芯逐渐磁饱和,当满足ωL=1/ωC时,即具备谐振条件,从而产生谐振过电压,其造成的主要影响如下:1、中性点不接地系统中,其运行方式的主要特点是单相接地后,允许维持一定的时间,一般为2h不致于引起用户断电。
但随着中低压电网的扩大,出线回路数增多、线路增长,电缆线路的逐渐增多,中低压电网对地电容电流亦大幅度增加,单相接地时接地电弧不能自动熄灭必然产生电弧过电压,一般为3—5倍相电压甚至更高,致使电网中绝缘薄弱的地方放电击穿,并且在过电压的作用下极易造成第二点接地发展为相间短路造成设备损坏和停电事故,严重威胁电网安全运行。
2、在发生谐振时,电压互感器一次励磁电流急剧增大,使高压熔丝熔断。
如果电流尚未达到熔丝的熔断值,但超过了电压互感器额定电流,长时间处于过电流状况下运行,必然造成电压互感器烧损。
3、谐振发生后电路由原来的感性状态转变为容性状态,电流基波相位发生180°反转,发生相位反倾现象,可导致逆序分量胜于正序分量,从而使小容量的异步电动机发生反转现象。
4、产生高零序电压分量,出现虚幻接地和不正确的接地指示。
五、常用的消谐方法及优缺点多年来,国内外专家学者对铁磁谐振做了大量研究,在理论分析方面,前人进行了大量卓有成效的工作,阐明了这类非线性谐振问题中所蕴含的不同于线性谐振的丰富内容,给我们提供了坚实的理论基础。
一般来讲,消谐应从两方面着手,即改变电感电容参数以破坏谐振条件和过吸收与消耗谐振能量以抑制谐振的产生,或使其受阻尼而消失。
下面是常用的消谐方法。
1、中性点不接地系统常见的消谐措施1.1采用励磁特性较好的电压互感器目前,在我单位新建变电站电压互感器选型时尽量采用采用励磁特性较好的电压互感器。
电压互感器伏安特性非常好,如每台电压互感器起始饱和电压为1.5Ue,使电压互感器在一般的过电压下还不会进入饱和区,从而不易构成参数匹配而出现谐振。
显然,若电压互感器伏安特性非常好,电压互感器有可能在一般的过电压下还不会进入较深的饱和区,从而不易构成参数匹配而出现谐振。
从某种意义上来说,这是治本的措施。
但电压互感器的励磁特性越好,产生电压互感器谐振的电容参数范围就越小。
虽可降低谐振发生的概率,但一旦发生,过电压、过电流更大。
1.2在母线上装设中性点接地的三相星形电容器组,增加对地电容这种方法,当增大各相对地电容Co,使XCo/XL<0.01时(谐振区为小于0.01或大于3)回路参数超出谐振的范围,可防止谐振。
通过对两种典型伏安特性的铁芯电感进行模拟试验。
试验结果表明,谐振区域与阻抗比XCo/XL有直接关系,对于1/2分频谐振区,阻XCo/XL 约为0.01~0.08;基波谐振区,XCo/XL约为0.08~0.8;高频谐振区,XC0/XL约为0.6~3.0。
当改变电网零序电容时,XCo/XL随之改变,回路中可能出现由一种谐振状态转变为另一种谐振状态。
如果零序电容过大或过小,就可以脱离谐振区域,谐振就不会发生。
1.3电流互感器高压侧中性点经电阻接地,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。
系统单相接地有两个过渡过程,一是接地时;二是接地消失时。
接地时,当系统某相接地时,该相直接与地接通,另两相对地也有电源电路(如主变绕组)成为良好的金属通道。
因此在接地时的三相对地电容的充放电过程的通道,不会走电压互感器高压绕组,就是说发生接地时电压互感器高压绕组中不会产生涌流,因为已有某相固定在地电位,也就不会发生铁磁谐振。
但是当接地消失时,情况就不同了。
在接地消失的过程中,固定的地电位已消失,三相对地的金属通道已无其他路可走,只有走电压互感器高压绕组,即此时三相对地电容(零序电容)3Co中存储的电荷,对三相电压互感器高压绕组电感L/3放电,相当一个直流源作用在带有铁芯的电感线圈上,铁芯会深度饱和。
对于接地相来说,更是相当一个空载变压器突然合闸,叠加出更大的暂态涌流。
在高压绕组中性点安装电阻器Ro后,能够分担加在电压互感器两端的电压,从而能限制电压互感器中的电流,特别是限制断续弧光接地时流过电压互感器的高幅值电流,将高压绕组中的涌流抑制在很小的水平,相当于改善电压互感器的伏安特性,1.4电压互感器一次侧中性点经零序电压互感器接地,此类型接线方式的的电压互感器称为抗谐振电压互感器,这种措施在部分地区有成功经验,其原理是提高电压互感器的零序励磁特性,从而提高电压互感器的抗烧毁能力,已有很多厂家按此原理制造抗谐振电压互感器。
但是应注意到,电压互感器中性点仍承受较高电压,且电压互感器在谐振时虽可能不损坏,但谐振依然存在。