倒闸操作中发生铁磁谐振的方法及防止措施
电力系统铁磁谐振的产生及消除措施
如发 电机 、 变 压器 、 电压互感 器 、 电抗器 、 消弧线 圈等和 系统 的电容元件 , 电线路 、 如输 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
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中国新技术新产品
摘 要: 电力 系统 中有很 多铁 芯 电感元 件 , 系统发 生 故 障或 开关 操作 时 , 外加 电源的 作 用下 , 些 电 感可 能 与 电容 ( 导线 电 当 在 这 如 容 ) 生铁 磁谐 振过 电压 。它会破 坏 电气设备 的绝缘 , 至会烧 毁 电气设备 , 产 甚 严重 威胁 着 电力 系统 的安全 、 定运行 。本 文分 析 了电 稳 力 系统铁 磁谐振 过 电压 的产 生原理 , 生原 因 , 产 并提 出 了具体 的防 范措施 。 关键词 : 电压互 感 器; 铁磁 谐振 ; 电感 倒 闸操作 引发 电流 、 的冲击扰动 , 有可能 0 即开 口 电压 就 , 三角绕组被短接 , 当于电压 互感器 T 相 发生铁磁谐振。当 P T发生 谐振以后 , 芯里产 型等值电路的二次测短 路。 铁 生零序磁通 ,这个磁通在开 口三角线 圈里感 应 3 . 2将互感器高压侧中性 点经高阻抗( 零序 出零 序电压 , 现行 的 铁芯截 面积小 , 一般 运 互感器或可变电阻 ) 。 接地 过电压田 。过 电压造成 励磁 电流剧增 , 有时 可达 行在励磁 曲线的饱和点 以下 ,一般在线 电压下 在三相 电压互感器 高压侧 中性点 串入 1 台 额定电流的几 十倍 , 持续时间较长 , 就会造成熔 就饱和 了, 导致 的感 抗 x 严重下降 , 这样就 单相电压互感器的高压线圈 ,而其低压线圈则 断器的熔 断, 设备的烧损或爆炸 , 乃至大面积停 和线路或母线对地 电容 X 组成 了谐振 回路 。 串人三相电压互感器低压侧的 中性点接地回路 电事故目 。 2 . 2不对称接地故 障引起 的铁磁谐振 中。正常运行时三 相 电压互感器的 中性点电位 1中性点不接地系统中铁磁谐振的产生原 在 中性点不接地系统 中,当发生单相接地 接近 0 ’ 单相电压互感器 中没有 电流流过。当系 理 故障时 , 电网电压 、 维持不 变 , 相位 故障相 电压 统 内出现一相接地时 ,两正常相的对 地电压升 如图 1 所示 , 电源变压器 中性点不接地 , 为 下降为近似零 值 , 非故 障相 上升为额定 电压近 高 1 3 倍 。 . 2 但由于三相 电压互感器的中性点对 7 了监视绝缘 ,电压互感 器的一次绕组 中性点直 似值 的 1 3 倍 , . 2 当系统接地故 障消除 后 , 7 非接 地 之间 串联 了 1 台单相 电压 互感 器 的高压线 接接地 , 其励磁 电感分 别为 L 、 与 并联 地相在过 电压期 间 , I 、 I L 其 L 由于线路 电容 的作用 , 已对 圈 , 这样就相 当于增加 了每一相的励磁 电感 , 因 的电容 c代表该相导线 和母线 的对地 电容 。C 线路充人 电荷 ,这部分 电荷在 陛点不接地 系 此铁芯中磁通不会升高到严重饱和的状态口 能 。 。 。 与励磁电感并联后的导纳 为 、 w Y、 。 Y 统 中,只能对 电压互感器的高压绕组 电感线 圈 够使电压互感器各相 电压保持在正常相 电压 附 在正常运行条件下 , 磁电感 L - = 故 放电 ,而流人大地 ,在这 个电压 瞬变过渡过程 近而不饱和 , 励  ̄L L , v 提高了电压互感器零序励磁特性 , Y= v 三相对地 负载是平衡 的 , u  ̄ , Y Y 中性点 电位 中,非接地相电压互感器一次绕组励磁 电流突 降低电压互感 器的一次 电流 , , 同时 也保持 了接 为零 。 然出现数倍于额定 电流的峰值 电流 ,可将一次 地指示装 置对零序 电压幅值 和相 位的灵 敏度 , 当电网中发生 冲击扰动 ,例如 电源合闸至 电压 互感器保险熔断甚j烧 毁 I 另外除三相 是一种 比较优越 的消谐 方法 。但是单 相电压互 呷。 空母 线使 互感器一相 或两相 出现涌流现 象 , 或 电压互 感器外 , 的主变、 其余 配变 中性点 均不接 感器型号 的选取 要依据 实际情况来选 择 ,如有 线路瞬间单相弧光接地( 或熄弧 ) , 后 健全相 ( 或 地 ,当系统发生一个周波重燃多次 的弧 光断续 观 认为 , 当选取与三相 电压互感器变 比相 应 故障相 ) 突然升 高也会 出现很 大涌流 , 电压 造成 接地 时 , 电压互感器成为 系统对地放 电的通 道 。 等 的单相电压互感器 。 该相互感器磁路饱 和 , 电感 L相应减小 , 励磁 这 其放 电电流可达 2 A左右 , 是一般 电压互感 器一 3 _ 电源变压器 中性点经过 消弧线圈接 3将 样三相对地负荷 就变得 不平衡 ,中性点 出现位 次额定 电流 2 0 0 倍左右 ,这样重燃多次断续放 地 。 移电压 , 其值为 电, 可能造成 电压互感器因剧烈发热而烧毁 。 在 中性点经消弧线 圈接地 的情况下 ,其 电 2 , 3串联谐振 感 值远 比互感器的励磁 电感小 ,回路 的零序 自 e - o- -一 ㈩ 串联谐振 的现象 : 电压升 高 、 线 表计 摆动 , 振频率决定 于电感和电容 , 感器所引起的谐 互 式中: 赢为中性点位移( 对地) 电压; 电压互感器开 口三角形 电压超过 1 0 。 电线 振 现象也 就成为不可能。3 V系统发生谐振 0V 输 5K 为三相电源电压 ; 路中的导线断落 、断路器非全 相运行 以及熔断 时 , 可采取此法 。需要指 出的是 , 加装 消弧线 圈 为三相励磁电感 与母线 电容并联 器 的一相或 两相熔断 也可能使系统 中 的电感 、 以后 ,系统 中若发生断线故障或 出现纵 向不对 后的导纳。 电容元件 形成 串联谐 振回路 , 中电感一般 是 称 电压时 ,消弧线 圈可能与系统 电容和 电压互 其 在正 常运行情况下 ,由于电压互感器励磁 指 空载或轻负载 变压器 的励磁 电感 等 ,电容 一 感器励磁 电感之 间呈现 串联谐振状态 ,同样可 阻抗很大 各相导 纳呈 现容性 , 而扰动结果使 v 般是指导线 的对地和相 问电容 ,或 电感线 圈的 能引起铁磁谐振问题 。因此加装消弧线圈抑制 相和 W相 电感 即 L V和 L 减小 ,电感 电流增 对地杂散电容 等。 W 因此 , 中. 在 性点不 接地的系统 铁磁谐振的问题需要针对配 电网特点考虑这种 大, 可能使 v相和 w 相导 纳变成感 性 , 构成 如 网络 中, 断线谐振出现的频率非常高 , 并且会造 可能性。 图1 所示 的等值电路图 , 导纳 和容性导 成各种严重后果 。而且 由于铁芯的磁饱和引起 感性 4结论 纳 相互抵消 , 使总导纳 Y + v Y 显著减小 , 电流 、 波形的畸变 , uY+w 电压 即产生 了谐波 , 谐振 使 通过 以上分析 ,中性点不直接接地系统 中 位移 电压 E 大为增加’ 0 ,如果参数配合适 当 , 总 回路还会对谐波产生谐振。 产生 的铁磁 谐振过电压会 对电力 系统造 成严 重 导纳接近于零 , 就产生了串联 谐振现象 , 中性点 3消除铁磁谐振的措施 的后果 ,因此采用将电压互感器开 口三角短接 位移 电压将急剧上升日 。引起 电磁式 电压互感器 为 了限制和消除这种零序 性质 的谐振过电 或 电压互感器 中性点经高 阻抗接地等措施可大 励磁 电流急剧上升等 , 即铁磁谐振现象 。 压, 采用下列措施将取得显著效果。 但根据某高 大减少铁磁谐振的发生 ,至于采用何种消谐方 2常见的铁磁谐振过电压现象 校仿真研究结果 , 任何措施都有一定局 限性 , 不 法 , 根据当地系统的实际情况 , 应该 结合系统的 2 运行开关操作引起的铁磁谐振 l 是绝对可靠的 , 采用时应予以注意。 运行方式 , 在充分借鉴和积累的基础上 , 分别采 在 中性 点不接地系统 中运行 的接地 电压互 3 在剩余 电压绕组 开 口三角端 子并接一 取措施 , . 1 以达到预期的 目的。 感器 , 其每相绕组和线路每相 电容并联 , 形成并 个 电阻 R或加装 专用消谐器 。 参 考 文 献 联谐 振回路 , 在暂态激发 的条件 下 , 、 闸 , 如开 合 在电网正常运行时 ,开 口三角绕组端 口基 【刘晖. 电力 系统铁 磁谐振过 电压叨 江西 电 1 】 浅析 . 本无 电压 ,如果在端 口 力 .0 6 2o. 上接人 电阻 R 不消耗 李顺福. 电压互感器铁芯饱和谐振过电压的分 能量 ,当系统因单相接 析及预 防措施 青海 电力,03 . 20. 地故障而发生 中性点偏 [】 3凌子恕. 高压互感 器技 术手册 北京: 中国电 o5 移时 ,开 口三角绕组端 力 出版 社 2 o. L 二二二二二]一 _ I 口出现 电压 , R消耗 能 郭景武 , 荣新 消 谐装置在 电力 系统 中的应 张 量 ,而且 R值越小 , 消 用分析 天津电力技 术,05 . 20 年增刊. (原理接线 图 a ) (等值 电路 图 b ) 耗能量越多 ,限制谐 振 【l 5 黄建硕铁 磁分频 谐振过 电压 的产生 、 害及 危 图 1中性点不接地 系 中电压互感器谐振接 线图 统 的作用越明 显。 如果 R 措施加. = 电工技 术应 用,0 7 20.
电压互感器铁磁谐振的发生原因及防范措施
电压互感器铁磁谐振的发生原因及防范措施电力系统中存在着许多储能元件,当系统进行操作或发生故障时,变压器、互感器等含铁芯元件的非线性电感元件与系统中电容串联可能引起铁磁谐振,对电力系统安全运行构成危害。
在中性点不接地的非直接接地系统中,铁磁式电压互感器引起的铁磁谐振过电压是常见的,是造成事故较多的一种内部过电压。
这种过电压轻则使电压互感器一次熔丝熔断,重则烧毁电压互感器,甚至炸毁瓷绝缘子及避雷器造成系统停运。
在一定的电源作用下会产生串联谐振现象,导致系统中出现严重的谐振过电压。
1 电压互感器引起铁磁谐振的发生原因分析在中性点不接地系统中,为了监视对地绝缘,母线上常接有Y接线的电磁式电压互感器,如图1所示,图中u0为电源电势,C为线路等设备的对地电容,L为电压互感器激磁电感,R0为中性点串联消谐电阻。
在正常运行状态下电压互感器励磁感抗很大,其数值范围在兆殴级以上且各相对称。
C数值视线路长短而定,线路愈长容抗愈小,即以1 km线路而言,其每相对地电容约0.004μF ,故其容抗小于1 MΩ,所以整个网络对地仍呈容性且基本对称,电网中性点的位移电压很小,接近地电位。
但电压互感器的励磁电感随通过的电流大小而变化,其U-I特性如图2所示。
由图2可见,曲线的起始一段接近直线,其电感相应地保持常数。
当激磁电流过大时,铁芯饱和,则L值随之大大降低。
正常运行时铁芯工作在直线范围,当系统中出现某些波动,如电压互感器突然合闸的巨大涌流、线路瞬间单相弧光接地等,使电压互感器发生三相不同程度的饱和,以至破坏了电网的对称,电网中性点就出现较高的位移电压,造成工频谐振或激发分频谐振。
2 铁磁谐振的特点对于铁磁谐振电路,在相同的电源电势作用下,回路可能不只有一种稳定的工作状态。
电路到底稳定在哪种工作状态,要看外界冲击引起的过渡过程的情况。
TV的非线性铁磁特性是产生铁磁谐振的根本原因,但铁磁元件的饱和效应本身,也限制了过电压的幅值。
[整理]铁磁谐振过电压
电压互感器铁磁谐振过电压浅析摘要:高压系统中的铁磁谐振过电压是电力系统常见的过电压之一,是由于变电站倒闸操作或在运行时接地故障消除等原因引起的,其实质就是电磁式电压互感器励磁特性饱和,激发铁磁谐振。
发生铁磁谐振过电压,不但对大量电力设备和系统安全运行带来危害,还严重危及人身安全,必须予以足够重视和防范。
关键词:铁磁谐振过电压防范措施一、引言由于10kV设备多为高压三相设备,当单相接地时,为了保证三相电压还能继续保持平衡、对称的关系,系统能够持续运行,提高供电可靠性,因此10kV系统多采用不接地运行方式。
为了能正确识别单相接地故障,并对电网电压进行监测,这就需要10kV系统中的电压互感器中性点接地。
当母线空载或出线较少时,因合闸充电或在运行时接地故障消除等原因的激发,会使电压互感器过饱和,则可能产生铁磁谐振过电压,出现相对地电压不稳定、接地指示误动作、电压互感器高压保险丝熔断等异常现象,严重时会导致电压互感器烧毁,继而引发其它事故。
二、铁磁谐振过电压原理铁磁谐振仅发生在含有铁芯电感的电路中。
当电感元件带有铁芯时(如变压器、电压互感器等),一般都会出现饱和现象,这时电感不再是常数,而是随着电流或磁通的变化而变化,在满足一定条件时,就会产生铁磁谐振现象。
铁磁元件的饱和特性,使其电感值呈现非线性特性,所以铁磁谐振又称为非线性谐振。
为探讨铁磁谐振过电压最基本的特性,可利用图1的L-C串联谐振电路进行分析。
假设正常运行条件下,其初始感抗大于容抗(ωL > 1/ωC),电路不具备谐振的条件,而电感线圈中出现涌流时就有可能使铁芯饱和,感抗下降,使ωL = 1/ωC,满足串联谐振条件,产生谐振。
图1 串联铁磁谐振电路图2为铁芯电感和电容上的电压(U L、U C)(有效值)随电流变化的曲线。
U C为一直线;在铁芯为饱和时U L基本上是一直线,当电流增大,铁芯饱和后,电感值减小,U L不再是直线,因此两条伏安特性曲线必相交,这时产生铁磁谐振的前提。
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。
浅析铁磁谐振及应对措施
浅析铁磁谐振及应对措施摘要铁磁谐振是电力系统自激振荡的一种形式,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。
首先简述电力系统中性点的接地方式,然后结合我公司中性点不接地系统发生的一起单相接地故障,简要分析铁磁谐振产生的原因,以及应对措施。
关键词电力系统中性点;接地;电压互感器;铁磁谐振1电力系统中性点接地方式电力系统中性点是指线路首端电压所连接的变压器绕组三相接成星形接线时绕组的末端连接点。
电力系统中性点接地是一种工作接地,接地方式通常有中性点直接接地、中性点不接地(绝缘)或经消弧线圈接地等。
1.1中性点直接接地是指电力系统中至少有一个中性点直接或经小阻抗与接地装置相连接。
这种接地方式是通过系统中全部或部分变压器中性点直接接地来实现的。
其作用是使中性点经常保持零电位。
当系统发生单相接地故障时,能限制非故障相对地电压的升高,从而可保证单相用电设备的安全。
但中性点直接接地后,单相接地故障电流较大,一般可使剩余电流保护或过电流保护动作,切断电源,造成停电;发生人身一相对地电击时,危险性也较大。
所以中性点直接接地方式不适合对连续供电要求较高及人身安全、环境安全要求较高的场合。
1.2中性点不直接接地系统是指电力系统中性点不接地或经消弧线圈、电压互感器、高电阻与接地装置相连接。
中性点不接地可以减小人身电击时流经人体的电流,降低设备外壳对地电压,单相接地故障电流也很小,且接地时三相线电压大小不变,故一般不需停电,因此供电可靠性高。
中性点不接地系统发生单相接地时,会引起三相电压不平衡:发生单相一点接地时,由于系统与地未构成回路,所以短路点流过的电流较小,主要为容性不平衡电流;发生单相一点接地时,线电压大小不变且对称,因此仍可继续运行一段时间,但一般规定不超过2小时。
1.3发生单相接地故障的危害单相接地又分为金属性接地和非金属性接地两种:金属性接地相电压为零,其他两相电压升高为相电压的1.732倍。
牵引变电所倒闸操作引起谐振过电压原因及对策
牵引变电所倒闸操作引起谐振过电压原因及对策摘要:电网运行过程中产生的谐振过电压,严重影响了电力系统的安全运行。
本文叙述了铁路牵引变电所在运行过程中出现的谐振过电压的产生及其危害性,对一例倒闸运行过程中出现的谐振过电压造成的设备故障进行了较详尽的分析,并对其产生的原因进行了阐述,同时还介绍了多种预防谐振过电压的方法。
关键词:变电所;谐振;操作谐振过电压;对策引言:在电力系统中,因开关负荷输入或移除、故障等因素,使系统内部状态或参数产生改变,从而使系统中的电磁能量发生传递或转化,从而产生电压升高,这就是所谓的内部谐振过电压,给设备带来了严重的损害。
铁路牵引变电所中的变压所、电压互感器、电抗器以及牵引变电所中的电力机车都是传感装置。
并联用于变电所的并联接有接地电容的空载线是一种电容装置,该电路由电感与电容构成一共振环,在正常运行时,其电感、电容均不产生共振,当倒闸开关运行时,部分线路将被拆分、重装,使传感器、电容式能量存储单元的工作状态改变,在一定的激发条件下,电磁波的能量振荡会出现共振现象,从而引起工作谐振过电压。
一、变电所操作谐振过电压的原因分析(一)分合空载线路引起的谐振过电压油田配电网中,以泵电机和泵井为主的三相负载为主,但因其负载特点,不能实现自动启动和关闭。
断电后,电动机的负荷需要人工起动,如果在起动前给配电网提供电源或者重合闸切断,将造成“空载断线”现象,从而引起系统的共振过压。
在排出并转入无负荷状态时,产生谐振过电压的原因是由于电弧的重复燃烧所致。
一是断路器的灭弧性与接点间的还原电压,二是接点上的剩余电压;由于系统中存在较高频率的振荡,会造成空载线路的谐振过电压。
(二)弧光接地谐振过电压在电网运行过程中,单相接地故障较为普遍。
在大部分单相接地情况下,均为弧线接地,流经弧线的IJD电流等于地电容正常值的总和。
通常情况下,由于导热系数过小,不能产生稳定的弧光,导致熄火与重燃弧交替运行的非稳定工况。
浅谈铁路10kv电力系统中铁磁谐振现象及防范
浅谈铁路10kv电力系统中铁磁谐振现象及防范文章对铁路10kv电力系统设备运行中出现的铁磁谐振现象进行研究分析,提出防范措施,以提高电力设备供电可靠性。
标签:铁磁谐振;研究分析;防范措施引言普速铁路10kv电力系统和高速铁路电力配电所调压变压器一次侧中性点不接地,单相接地故障时电流很小,允许运行接地运行2h。
在这种系统中,时常会出现这样一些现象,如:在分、合断路器时,出现瞬时接地信号指示、电压互感器高压保险熔断;在出现单相接地时,电压互感器高压保险熔断或电压互感器烧毁;负载小的时候,出现三相电压指示严重不对称。
这些故障现象很多都是铁磁谐振造成的,为确保供电可靠性,提高信号等重要负荷供电质量,有必要对此进行研究,并提出防范措施。
1 铁磁谐振的原理铁路10kv电力系统中大量存在着有铁心的电感线圈和电容的电器设备及大量电缆,为铁磁谐振的发生创造了条件。
有电感和电容的电路,在一定条件下就会出现谐振。
电容、电感串联的电路,会出现电压谐振;电容、电感并联的电路,会出现电流谐振。
在分、合闸操作时就会引起谐振现象发生。
实际的电力系统电路复杂,不仅是三相的,电容也不一定是明显的电容器,可能是空载电缆线路或架空线路,电感线圈可能是变压器、互感器、电抗器,激发因素也不一定明显。
下面举例说明。
例如:当10kv电力系统发生单相接地时,因铁磁谐振造成电压互感器高压熔断器熔丝熔断。
图1 10KV电力系统接线图图2 等效电路图如图1所示,系统中性点是不接地的,但是电压互感器的中性点是接地的,它的高压绕组与外线对地电容构成L、C并联回路,图中,BI代表变压器的二次绕组,Ca、Cb、Cc代表三相对地电容,La、Lb、Lc代表电压互感器一次绕组,可以看成是带铁心的线圈。
当C相接地时,故障点流过电容电流,该系统的等效电路如图4所示。
因为Cc、Lc被短路,所以图中没有画出,La、Ca组成一个并联回路,两端电压Uca是1.732倍的相电压,在这一瞬间电压突变过程中,电压互感器高压线圈的非接地两相的励磁电流就要突然增大,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。
铁磁谐振的产生及防范措施
铁磁谐振的产生及防范措施周烨新疆伊犁电力有限责任公司(伊宁835000)摘要:电网的不断发展使线路参数发生变化,铁磁式电压互感器的大量使用,使电网产生铁磁谐振的可能性增大。
所以,为了使电网安全可靠供电,必须采取有效措施防止铁磁谐振的发生。
关键字:非线性谐波;谐振过电压;电感和电容;消谐措施铁磁谐振是电力系统自激振荡的一种形式,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)谐振回路中铁心电感为非线性的,电感量随电流增大、铁心饱和而趋于平稳。
(2)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。
如电源电压暂时升高、系统受到较强烈的电流冲击等。
(3)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。
(4)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。
(5)谐振过电压属于内部过电压的一种,主要产生的原因是由于电力系统中存在电感和电容等储能元件。
在某些情况下,如电压互感器铁磁饱和、非全相拉合闸、输电线路一相断线并一端接地等,在部分电路中形成谐振。
铁磁谐振有两个特点:(1)当电源的电压和频率一定时,L和C的参数在比较大的范围内都可能发生谐振;(2)发生谐振时,在电容及电感上的过电压虽然比电源电压高,但它们是定值,不会趋向于无限。
这种过电压倍数一般为1.5~2.5倍相电压,极个别可达3.5倍以上。
1产生的原因1.1接线方式方面具备如下特点:电源的中性点不接地,有星接的中性点接地的电压互感器;母线及其有电联系的系统有一定数值的等值电容。
1.2电路中必须具有下述条件:铁芯电感的起始值和等值电容组成的自振频率小于并接近于共振频率。
这一来,若电感数值减小,回路的自振频率都能增加到恰好等于共振频率;电路中电阻应小于某临界值;非线性电感的变化范围应足够大。
1.3设备方面的原因:电压互感器的伏安特性不好,铁芯过早饱和;母线上接有空载架空线路或电缆线路;开关检修质量不良,特别是三相不同时合闸。
农村电力网产生铁磁谐振的机理及防范措施
农村电力网产生铁磁谐振的机理及防范措施摘要:本文分析了电力系统铁磁谐振过电压的产生原理,产生原因,并提出了具体的防范措施关键词:农村电网;铁磁谐振;防范措施引言电网运行中,正常时中性点不接地系统PT铁芯饱和易引起谐振过电压;中性点不接地方式发生单相故障可引起谐振过电压。
运维人员操作或事故处理方法不当亦会产生谐振过电压。
另外设备设计选型、参数不匹配也是谐振过电压产生原因。
一、电力系统铁磁谐振原理电磁式电压互感器正常工作时,低压侧的负荷很小,接近空载,高压侧具有很高的励磁阻抗,在受到某些大的冲击或扰动干扰时,如中性点不接地系统非同期合闸,或者在接地故障消失之后,电磁式电压互感器因瞬间过电压而发生铁芯饱和,电压互感器电感的非线性效应使励磁电流的波形发生畸变,将工频电源能量转化为谐波能量,由此产生的谐波会成为引发谐振的谐波源,电压互感与导线对地电容或其它设备的杂散电容间形成了单相或三相谐振回路,并激发起谐波的铁磁谐振过电压。
由于回路参数及外界激发条件的不同,可能造成分频、工频或高频铁磁谐振过电压。
三相电网各相导线之间及各相对地之间,沿导线全长都分布有电容。
当中性点不接地电网发生单相接地故障时,故障相的对地电容为零,另外两相的对地电压升高到1.732倍。
相电压升高若未超过安全电压设计的绝缘强度,但是会导致其对地电容的增加,单相接地时电容电流为正常运行时一相对地电容电流的3倍。
当该电容电流较大时,较易引起间歇电弧,对电网的电感和电容的震荡回路产生过电压,其值可达2.5到3 倍的相电压。
电网电压越高,由其引起的过电压危险越大。
相关研究表明,电磁式电压互感器饱和引起铁磁谐振过电压的有如下几个必要条件:(1)电源变压器中性点不接地,包括经消弧线圈接地时消弧线圈脱离运行的情况,电压互感器中性点接地,电压互感器伏安特性较差。
(2)电网参数和互感器参数的不利组合。
(3)有强烈的冲击扰动发生,如断路器合闸;雷击线路引起单相瞬间接地;持续性单相接地故障的切除以及来自另一高压绕组的传递过电压等。
220kV变电站铁磁谐振过电压事故分析及防止措施
220kV变电站铁磁谐振过电压事故分析及防止措施摘要:文章结合某220kV变电站刀闸操作过程中出现的110kV母线设备铁磁谐振案例,对系统中因操作产生的铁磁谐振过电压情况进行分析,并提出预防措施和对策。
关键词:铁磁谐振过电压分析措施电力系统中具有一系列电气元件,组成极为复杂的电感电容的串联震荡回路,串联谐振现象会在电网的某一部分造成过电压,破坏电气设备绝缘,危机设备的安全运行。
对于小容量非线性电感元件(例如电压互感器)谐振过电压使它产生的大电流,在严重情况下,造成电感线圈及其保护熔丝烧毁甚至压变及高压设备爆炸,谐振过电压持续时间较长并可能稳定存在,因此了解谐振发生的原因及防止措施是十分必要的。
1 谐振基本概念1.1 串联谐振的定义谐振时XL=Xc,电路此时的工作状态叫谐振又由于谐振发生在RLC串联回路中又叫串联谐振(图1)。
1.2 为何串联谐振又叫电压谐振谐振电路中的电流I=U/Z=U/R(谐振时回路中的总电阻Z=R)谐振时各元件的电压:UR=I×R=R×U/R=U(说明谐振时电阻上的电压等于电源电压)UL=jωoLI=jωoL×U/R=j(ωoL/R)×U=jQU,Q:品质因数,Q=XL/R(说明谐振时电感上的电压等于Q倍电源电压) UC=j(1/ωoC)×I=j1/ωoC)×U/R=j(1/ωoCR)×U=jQU,Q:品质因数,Q=XC/R=1/ωoCR(说明谐振时电容上的电压等于Q倍电源电压) 从上述表达式中可以看出:Q=UC/U=UL/U。
一般在串联谐振时Q>1,在大电流接地系统中电源电压U很高,而在电感和电容上的电压是电源电压的Q倍。
在无线电中可以加以利用,使微弱的信号输入串联谐振回路中,电容两端可获得高电压。
但是在电力系统中由于电源电压本身就很高,如在串联谐振下工作则会严重损坏设备。
这是绝对不允许的,所以说在大电流接地系统中发生串联铁磁谐振也叫电压谐振。
配电网电压互感器铁磁谐振分析及预防措施 陈丽艳 李建
配电网电压互感器铁磁谐振分析及预防措施陈丽艳李建摘要:电压互感器铁磁谐振是中性点不接地系统中的一种常见现象,本文论述了电压互感器铁磁谐振产生的原理,介绍了不同频率铁磁谐振的特点及铁磁谐振过电压对电力系统的危害,最后总结了几种常见的消除电压互感器铁磁谐振的有效措施。
关键词:中性点不接地系统;电压互感器;铁磁谐振0 引言2017年3月1日凌晨1:00左右,某35kV变电站出现多次10kV-5#母线相电压越限现象,电压越限持续时间大约为10s,10s后电压恢复正常。
根据调控员的初步分析,该变电站出现的多次电压瞬时越限现象中,有三次为B相金属性接地故障,其余应为电压互感器铁磁谐振而引起。
经通知变电运维人员站内设备检查后发现,10kV-5#母线的电压互感器25-9PT已被烧坏。
统计表明,电磁式电压互感器引起的铁磁谐振过电压是中性点不接地系统中最常见、且造成事故最多的一种内部过电压,严重的影响了电力系统的供电安全,上述案例即为由瞬时接地诱发的电压互感器铁磁谐振过电压,若处理不及时,必然会影响电网的正常运行,严重者可造成电网的大面积停电事故。
1电压互感器铁磁谐振产生的原理电力系统包含有大量的储能元件,如变压器、电压互感器、电抗器等电感元件,电容器、输电线路对地电容、断路器的断口电容等电容元件。
在电力系统正常稳定运行时,由储能元件构成的串联或并联回路,一般不会产生谐振,而当系统发生接地故障或因倒闸操作引起电网参数发生变化时,由储能元件构成的串联或并联回路就很可能发生铁磁谐振。
2 不同频率铁磁谐振的特点回路参数及外界激发条件不同时,铁磁谐振的谐振频率也不同。
根据Peterson谐振分布原理,电力系统中发生不同频率的谐振与工频时系统对地电容的容抗与电压互感器的感抗的比值有直接的关系:(1)当比值为0.01-0.08时,发生低频谐振,其特点是:三相对地电压同时或依次轮流升高,电压表指针在同范围内低频摆动,过电压倍数较低,一般不超过相电压的2.5倍,线电压指示正常;(2)当比值为0.08-0.8时,发生工频谐振,其特点是:两相对地电压升高,一相降低,或是两相对地电压降低,一相升高,过电压倍数在3.2倍相电压以内,线电压指示正常,同时伴有接地动作或告警信息,即“虚假接地”现象;另外,工频谐振将会产生很大的过电流,导致电压互感器熔丝熔断,甚至被烧毁;(2)当比值为0.6-3.0时,发生高频谐振,其特点是:三相对地电压同时升高,且过电压倍数较高,最大值可达相电压的4-5倍,线电压指示基本正常且稳定,谐振时过电流较小。
浅谈电力系统中的铁磁谐振原因及消除谐振的办法
浅谈电力系统中的铁磁谐振原因及消除谐振的办法浅谈电力系统中的铁磁谐振原因及消除谐振的办法摘要:本文主要论述了电力系统中的铁磁谐振产生的主要原因、发生谐振时的现象、危害以及消除谐振的办法前言:近年由于泸州电网的快速发展、再加上今年又是电网建设年,泸州电网也进行了大量的改造和扩建工程,大到500kV、小到10kV配网都有较大的变化,使得整个网络变得更加复杂、灵活、坚强。
但就是因为电网结构的较大变化(如中低压电网的扩大,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等)以前电网中少有发生的铁磁谐振现象,现在却时有发生,由于谐振时会产生过电压,给电网安全造成了积大的威胁,如不采取有效的消除措施,可能会造成设备损坏、甚至还会诱发产生更为严重的电力系统事故。
下面就电网中的铁磁谐振谈谈我个人的认识、见解。
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。
供电系统铁磁谐振的产生条件及消除防范措施
供电系统铁磁谐振的产生条件及消除防范措施 0引言我国的中压配电网大多为中性点不接地方式,为了监测变电站母线的线电压及各相的对地电压,通常需在其配电母线接装电压互感器(Potential Transformer 简称PT ),其一次绕组须为星形连接且其中性点须直接接地。
当系统发生故障或异常时可能会使PT 某相端部对地电压升高很多,对于目前普遍使用的电磁式PT 来说在电压升高的过程中PT 励磁电感的非线性特性会使该电感与系统对地电容形成参数匹配,发生铁磁谐振,造成系统的过电压和PT 绕组的过电流,导致PT 入口的高压培断器培断甚至PT 爆炸等事故,严重影响系统的安全运行,在中性点不接地配电系统中,当线路对地电容与PT 铁芯电感参数相匹配时,会发生高频谐振、基频谐振、分频谐振,出现最多的是分频铁磁谐振。
由于分频谐振发生的频率最高,最容易激发,且谐振区域大,而且其危害最大。
这里红岩变至九顶山线路(简称“天红九线”)发生单相接地故障产生铁磁谐振导致九顶山35KV 变电站电压互感器击穿为例,阐述电力系统铁磁谐振产生的原因及机理,并提出相应的防范措施。
1铁磁谐振产生的特征、机理及原因1.1 铁磁谐振的分类及谐振特征在电力系统中,三相铁磁谐振主要是因为电压互感器带铁心的非线性电感引起的,当其接在三相交流电源上时,就可能产生不同频率的谐振,可以是频率为50Hz 的基波谐振,或是频率为 2 次、3次、5次谐波的高频谐振,也会是频率为 1/2、1/3、1/5的分频谐振。
振荡回路的等值电感 0L 和等值电容0C 决定了发生谐振的频率0f ,从)2/(1000C L f π=可以得出,电压互感器的感抗L X 和系统对地电容的容抗cn X 两者的比L cn X X /决定着系统中发生铁磁谐振的不同频率。
铁磁谐振过电压在一定的情况下可自激产生,但大多需要有外部激发条件,回路中事先经历过足够强烈的过渡过程的冲击扰动,逐渐发展成铁磁谐振过电压。
电力系统产生铁磁谐振过电压的原因及消除方法
电力系统产生铁磁谐振过电压的原因及消除方法目前,我国的经济发展十分迅速,在电力系统中容易出现铁磁谐振过电压事故,严重威胁着人们的生命财产安全,需要引起高度的重视,有针对性采取解决措施,避免出现铁磁谐振过电压现象。
本文将简述铁磁谐振的危害性,并分析了其产生的原因与条件,最后提出了具体可行的预防对策。
标签:电力系统;铁磁谐振;消除方法引言电力系统内设置有众多的储能元件,在系统操作与出现故障以后,变压器、互感器等含铁芯元件的非线性电感元件和系统内电容串联将造成铁磁谐振现象,将严重威胁着电力系统运行的安全性与稳定性。
在出现铁磁谐振过电压以后,会让电压互感器一次熔丝熔断,并将电压互感器烧毁,严重时还会炸毁瓷绝缘子和避雷器,从而以引起系统停运。
且受到电源的作用,还会引起串联谐振的情况,让系统内发生严重的谐振过电压。
对此我们需要引起高度重视,消除铁磁谐振过电压势在必行。
1 电压互感器发生铁磁谐振的机理谐振是交流电路当中独有的一种现象,通常情况下,交流电路当中出现了电感以及电容的串联现象,会出现感抗等于容抗,从而造成谐振。
一般来说,电力系统当中,受到电容、电感等元件故障影响或者误操作时,就会产生以谐振为代表的震荡回路。
谐振所具有的串谐特征,还会对某些系统元件产生不可逆的破坏性影响,其中电压互感器在谐振影响下的表现十分明显,这是由于电压互感器作为铁芯元件,而铁芯在参与到回路当中所形成的饱和电路会表现为非线性的电感参数,从而造成其严重破坏。
就目前的电力系统谐振问题影响特征来看,谐振问题一般可以依据电网结构分为并联谐振以及串联谐振两种谐振类型,前者表现在小接地单流系统内部,并联状态下的铁磁谐振会使得电容互感器与电压互感器在一次中性接地点的非线性电感之上,构成谐振回路;而后者则是在大接地电流系统当中产生。
电磁式电压互感器会通过非线性电感与断路器断口的电容共同构成谐振回路。
而在众多谐振回路当中,铁磁电压谐振出现最为频繁,同时影响力也最大。
电压互感器铁磁谐振及其防范措施
电压互感器铁磁谐振及其防范措施电压互感器是电力系统中常见的一种变压器,用于将高电压变压为低电压,以便测量和保护设备的使用。
然而,电压互感器在使用过程中可能遇到铁磁谐振问题,需要采取防范措施。
本文将详细介绍电压互感器的铁磁谐振原因、影响及其防范措施。
铁磁谐振是指电压互感器在特定运行条件下产生共振现象,造成设备无法正常工作。
其原因主要有两个方面。
首先,电压互感器中心抽头的电感不足,由于电感与电容并联连接,导致谐振频率较低。
其次,由于电压互感器绕组接地或绕组与地之间的绝缘存在问题,引起谐振频率下的绕组电感和绕组与地电容的谐振。
铁磁谐振对电压互感器的影响可以分为两个方面。
首先,铁磁谐振会导致电压互感器输出电压的谐波失真,影响系统的稳定性和可靠性。
其次,由于谐振时电压互感器输出电压为零,将无法正常测量和保护设备,可能引起设备故障或损坏。
为了防范电压互感器的铁磁谐振问题,可以采取以下措施:1.设计合理的电压互感器。
在电压互感器的设计中,应合理选择中心抽头的电感值,使其能够满足系统的谐振要求。
同时,应根据实际情况,采用适当的过电压保护措施,以提高电压互感器的抗干扰能力。
2.实施良好的绝缘措施。
电压互感器的绕组应采用合适的绝缘材料,并且要进行良好的绝缘处理,保证绕组与地之间的绝缘性能。
3.定期检测和维护。
定期对电压互感器进行绝缘电阻测试和回路谐振频率测试,检测系统中是否存在绝缘故障和谐振问题。
同时,对电压互感器进行定期维护和检修,确保其工作可靠和稳定。
4.安装过压保护装置。
在电压互感器的输入和输出电路中,可以安装过压保护装置,对输入电压进行监测和保护,一旦出现过压情况,及时切断电压互感器的输入电路,保护电压互感器不受破坏。
在实际使用中,需要根据具体情况综合考虑这些防范措施,并进行合理的设计和安装。
只有确保电压互感器的设计合理、绝缘良好、定期检测和维护等,才能有效地防范铁磁谐振问题的发生,保证系统的稳定性和可靠性。
铁磁谐振的防止
铁磁谐振的防止
为了防止铁磁谐振,可以采取以下一些措施。
①电压互感器一次侧中性点通过一台零序电压互感器一次绕组接地。
零序电压互感器的额定电压和三台单相主互感器(或三相五柱式互感器)的额定电压是相同的,原接成开口三角的三个辅助绕组接成闭口三角形。
零序互感器二次侧接发接地信号的电压继电器。
运行实践证明,这一措施对消除铁磁谐振有显著的效果,对10千伏及以下的中性点不接地系统可以普遍采用,对于 35 千伏系统,若采用的电压互感器中性点侧是按全绝缘设计的,也可以采用这一措施。
②10 千伏及以下的电网,可在电压互感器的开口三角处长期并接200~500瓦的白炽灯作为阻尼电阻。
③电压互感器原边中性点经10~20千欧、100瓦的电阻接地,10千伏以下系统用下限值,35千伏系统用上限值(电压互感器中性点侧需按全绝缘设计)。
4)采用消谐装置。
当发生谐振时,自动将电压互感器开口三角接入消谐装置,当前国内己生产了多种消谐装置供选用。
⑤改善电压互感器的励磁特性。
上述措施既增加了设备,又给运行维护工作带来麻烦,有时要综合采用才能凑效,并要通过运行实践的考验。
而采用励磁特性优良的电压互感器,使其在最高线电压下铁心仍不饱和,这就从根本上解决了铁磁谐振问题。
电力系统铁磁谐振过电压产生机理及抑制措施(1)
电力系统铁磁谐振过电压产生机理及抑制措施电力系统接地系统分为直接接地系统和不接地系统。
直接接地系统易发生并联谐振,不接地系统在单相接地时易发生串联谐振,有并联电容器的断路器易发生串联谐振。
中性点不接地系统在进行正常的倒闸操作中,如投入空载母线时,或者线路发生单相电弧接地故障过程中往往发现母线电压指示不正常,接地指示误动作,高压熔断器熔断等异常现象,严重时会导致烧毁,继而引发其它事故。
这些现象主要是由于各种激发而使电压互感器和系统产生铁磁谐振造成的。
长期以来,电力系统谐振过电压严重威胁着电网的安全。
特别是对中性点不接地系统,铁磁谐振所占的比例较大。
随着电网的日益发展,中性点不接地系统的铁磁谐振问题越来越严重,出现的概率也越来越大。
1.电力系统铁磁谐振产生的条件铁磁谐振存在三种情况:直接接地系统对地电容引发的铁磁谐振;不接地系统的单相接地引起的铁磁谐振;断路器端口并联的电容形成的铁磁谐振。
电力系统中许多元件是属于电感性的,如电力变压器、互感器、发电机、消弧线圈为电感元件,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,在一定的能量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和,极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与线路的对地电容C,当C大到一定值且电压互感器不饱和时,感抗X L大于容抗X C;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X L小于容抗X C,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:(1)当投入电力系统的电力线路长度发生变化时,线路对地电容与线路电阻发生改变。
如空载线路投切操作,对空母线充电,尤其是短母线进行倒母线时,易产生对地电容引起的并联谐振。
(2)当系统运行状态突变,在暂态激发条件下,TV铁芯饱和,其电感量L处于非线性变化。
一起操作中发生谐振的原因分析及防范措施
If you have made a choice and there is no turning back, then don't ask how long it will take.悉心整理助您一臂之力(页眉可删)一起操作中发生谐振的原因分析及防范措施1 谐振发生经过1.1 当时运行方式谐振相关系统的结线方式如图1所示。
110 kV 4号母线停电,13,17,18,19,21开关在断开位置,136,132,172,176,173,182,186,192,193,212,216,213刀闸在断开位置,互04刀闸在合上位置。
盛高线通过133刀闸、110 kV 6号旁母、183刀闸供盛洪线负荷。
1.2 操作过程2002-10-14,运行人员正在操作0529号操作命令票,19:14中央信号屏上的频率表指针突然在40~55 Hz之间摆动,110 kV 1号母线电压表指针在0~40 kV 之间摆动。
同时警铃响,110 kV故障录波器启动。
值班人员迅速通知现场操作人员发生谐振。
操作人员告知已执行完0529号操作命令票第1项“合上172刀闸”和第2项“合上176刀闸”。
在得知发生谐振后,即拉开了172,176刀闸,这时中央信号屏异常现象消失。
操作人员到达控制室,值班长了解情况后,19:18向地调汇报并传真了故录报告,地调令0529号操作令停止执行。
19:40地调令拉开互04刀闸。
20:18地调令0529号操作令开始执行,在第11项操作完成后停止操作(即110 kV 4号母线带电后)向其汇报。
21:20地调令合上互04刀闸,0529号操作令继续执行。
在继续执行过程中,没有发生谐振。
2 谐振现象及原因分析这是电力系统比较常见的铁磁谐振过电压,即用带断口电容的开关送接有电磁式电压互感器的空载母线。
在站内的表现形式为:(1) 电压升高并摆动(过电压最高幅值一般为1.5~2.5倍相电压,个别达3.5倍以上相电压)110 kV电压表计值摆动上升,频率表计变化,中央信号屏频率表指针在40~55 Hz之间摆动;(2) 产生高值零序过压、过流分量,开关保护屏零序电流继电器振动不停且掉牌,母线保护屏I母零序电压继电器烧毁。
配电系统铁磁谐振原因与预防措施
配电系统铁磁谐振原因与预防措施摘要:近年来随着电力行业的不断发展,对于其中存在的问题也开展了更加全面、深入的研究,而配电系统铁磁谐振问题就是其中最为关键的环节。
由于配电系统出现电压互感器的铁磁谐振,从而导致电压互感器、熔断器发生故障,不仅促使配电系统停止运行,还会带来严重的经济损失。
本文通过对配电系统铁磁谐振的致因进行详细的分析,并制定有针对性的预防对策,如此一来便能增强配电系统的安全性、可靠性、效率性。
降低设备的损坏率,配电效率明显提高,取得了良好的运行效果和经济效益。
关键词:配电系统;铁磁谐振;预防对策在中性点不直接接地的配电系统中,比较容易发生的一种内部过电压问题就是铁磁谐振,虽然在中性点直接接地的电网中偶尔也会发生,但远远不及前者出现的频率。
由于铁磁谐振引发的过电压、过电流,对于配电系统的运行安全性造成了严重的威胁,所以为了保障其能够在电力系统中发挥应有的效用,就要对铁磁谐振问题进行合理、有效的应对,从而为配电系统的高效运行奠定坚实基础。
1.配电系统铁磁谐振现象的原因分析(1)运行开关操作引起的铁磁谐振在中性点不接地系统中的接地电压互感器内,每相绕组与线路每相电容并联形成并联谐振回路,而在开闸、关闸、倒闸等暂态激发操作下,可促使电流、电压瞬间增大,如此便可引发铁磁谐振。
当电压互感器出现谐振时,铁芯内部就会形成零序磁通,其在开口三角线圈内对零序电压进行感应。
同时当前应用的铁芯内径较小,在常规电压下就能饱和,使得电压互感器的的感抗效率降低,其与线路或母线对地电容构成谐振回路。
(2)不对称接地导致的铁磁谐振在中性点不接地系统中,若出现单相接地问题后,系统电压、相位没有发生改变,故障相电压降低接近零值,非故障相升至额定电压的1.732倍,在故障问题解决后,非接地相在过电压过程中,因线路电容促使下将电荷进入线路中,但其在在中性点不接地系统中,仅对电压互感器的高压绕组电感线圈放电后流入大地,在这个电压瞬变过渡过程中,非接地相电压互感器一次绕组励磁电流会瞬间出现超过额定电流的n倍,如此为电压互感器带来的损坏是极其严重。
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倒闸操作中发生铁磁谐振的方法及防止措施
1 变电站发生铁磁谐振的条件
对于单母线接线方式:如图 1所示, 110 kV母线上所连接的 84、 85断路器 (带有并联电容在断开位置,相应的两侧刀闸在合闸位置, 110 kV 母线电压互感器在运行状态,此时如果 84断路器线路侧、 85断路器线路侧任意一处带有电压时,就会使电感和电容之间形成振荡回路,而发生铁磁谐振。
对于通过母联 80断路器(带有并联电容并列运行的双母线,如图 2所示,Ⅰ段母线电压互感器在投入状态,当Ⅰ段母线带出线负荷全部倒至Ⅱ段母线运行时,母联80断路器在断开位置, 80断路器两侧在合闸位置,此时 80断路器靠Ⅱ段母线侧带有电压,就有可能发生
铁磁谐振。
在 35 kV、 10 kV中性点不接地系统使用中心接地的电压互感器,当向空母线充电时也易发生铁磁谐振。
2 防止铁磁谐振的简易方法
拉开带有电压的断路器两侧刀闸,改变了电容和电感的参数,谐振即消失。
合上一台一侧带有电压的断路器,改变了电容和电感的参数,谐振即消失。
制定合理的倒闸操作程序,改变系统参数,防止谐振发生。
3 具体操作的防谐振措施
3.1 单母线(或单母线分段的接线方式
110 kV母线需要停电检修时,当母线所带负荷已全部转移时,如果 85(或 84断路器在拉开位置,两则刀闸在合闸位置, 并且任一条线路带有电压时, 谐振就有可能发生。
此种情况下可采用以下方法进行防止:先将对侧 110 kV主电源的进线断路器、刀闸拉开,改变系统参数,然后进行 110 kV母线的停电操作。
110 kV母线检修完毕,用 84断路器向母线充电,可采用以下两种操作方法进行防范:
(1将 110 kV 母线 TV 至退出状态,合上 841、 842刀闸(此时线路带电 ,合上 84断路器,向 110 kV母线正常充电;合上 817刀闸,恢复 110 kV母线 TV 运行,此种操作方法不会产生铁磁谐振。
(2用 84断路器向 110 kV母线充电时,先拉开对侧 84断路器,再将 817、 841、842刀闸和 84断路器合上,用对侧 84断路器直接向该母线供电,谐振也不会产生。
3.2 通过母联断路器并列运行的双母线
母线停电操作时, 当母线所带负荷全部倒完后, 先拉开停电母线的电压互感器, 再拉开母联 80断路器,这样操作不会发生铁磁谐振。
母线供电操作时,先合上母线 80断路器,母线充电后,再投入母线电压互感器。
这样操作可以避免谐振的发生。
3.3 35 kV及 10 kV小电流接地系统
由于极易发生谐振现象, 有部分变电所在 35 kV及 10 kV母线电压互感器开口三角处, 接入了消谐振装置, 能可靠抑制和消除谐振的发生, 但对于没有装设消谐装置的母线电压互感器, 可以通过人为改变操作方法消除谐振,具体如下:
向空母线充电前,投入母线所带的任一台线路断路器,改变系统参数; 向空母线充电前,投入母线上所带的所用变压器,改变系统参数。