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谐振过电压

发布时间:2011/11/1 10:34:34 访问次数:4500

    电网内各设备的构成元件都有电感、电容,从而组成了极为复杂的振荡回路。正常运行情况下一般不发生振荡现象,受到激发后,如电网发生故障或进行某种特定的操作时,局部网络友生振荡现象;其特征是某一个或几个谐波的幅值急剧上升,在电网某一部分造成过电压。谐振过电压的持续时间与操作过电压相比要长得多。谐振过电压受到有功负荷的阻尼作用能自动消失,但有些谐振现象能稳定存在,直至谐振条件遭到破坏,如电网接线方式改变等。电力系统常见的谐振过电压有:铁磁谐振过电压、凸极点及参数谐振过电压、断线谐振过电压、定相引起的谐振过电压、电压互感器与断路器均压电容或网络对地电容的谐振过电压、配电变压器一点接地引起的谐振过电压等。
    1.谐振过电压的种类
    (1)线性谐振过电压。C102M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)和系统中电容元件所组成。
    (2)铁磁谐振过电压。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,因铁芯电感元件的饱和现象,使回路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的谐振条件时,会产生铁磁谐振。
    (3)参数谐振过电压。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)组成回路,当参数配合时,通过电感的周朝性变化,不断向谐振系统输送能量,造成参数谐振过电压。
    2.限制谐振过电压的主要措施
    (1)提高断路器动作的同期性。由于许多谐振电压是在非全相运行条件下引起的,因此提高断路器动作的同期性,防止非全相运行,可以有效防止谐振电压的发生。
    (2)在并联高压电抗器中性点加装小电抗。用这个措施可以阻断非全相运行工频电压传递及串联谐振。
    (3)破坏发电机产生自励磁的条件,防止参数谐振过电压。
    (4)对电磁式电压互感器的开口三角形接线绕组中加装R≤0.4XT的电阻(XT为互感器在线电压下单相换算至辅助绕组的励磁电抗)。
    (5)选择消弧线圈位置时,尽量避免电网中一部分失去消弧线圈的可能性。
    (6)采取临时倒闸操作措施,如投人事先规定的某些线路或设备。
    3.变压器谐振过电压
    由于变压器各段绕组的等值回路为电感、电容与电阻。这样的回路具有固定的自然谐振频率,从有关部门对7台多绕组与5台自耦降压变压器、9台升压变压器的测定数据可知,该频率范围很宽,约为数千赫兹至几百千赫兹;且其中60%以上都小于lOOkHz,回路的Q值最高约为30,衰减系数为0.7~0.9,很小。此时,在受到某一特殊的激发后,如电网由于操作或故障引起过电压,且满足以下情况,就有可能在其局部绕组发生谐振过电压,并造成变压器故障。
    (1)引起变压器谐振过电压的原因。
    1)近区故障。
    2)从短路容量大的母线处向短路线路一变压器组充电。
    3)在断开带电抗器负荷的变压器时,断路器发生重燃。
    4)切断变压器励磁涌流。
    (2)防止变压器谐振过电压的措施。
    1)研究在高电压、大容量变压器内采用氧化锌避雷器以限制谐振过电压。
    2)尽量能改善保护变压器的避霄器性能,例如将带间隙的阀型避雷器改为氧化锌避雷器,并在满足选择避雷器的基本条件下,选用额定电压低一些的氧化锌避雷器。
    3)对高电压、大容量变压器尽可能不使用分接头,必要时也仅用调整范围不大的无励磁调压变压器。
    4)对单一的线路一变压器组的变电站,应特别加强变电站进线段的防雷保护。
    5)向线路一变压器组送电时,如变压器高压侧有断路器,则先向线路充电,后由该断路器向变压器充电。
    6)应避免操作仅带电抗器负荷的变压器,变压器三次绕组连接的电抗器应能自动投切。
    7)设计选型及整定变压器保护时,应避免因变压器充电励磁涌流而误动作。
    4.超高压电网中的谐振过电压
    超高压变压器的中性点都是直接接地的,电网中性点电位已被固定,若无补偿设备,超高压电网中的谐振过电压是很少的,主要是电容效应的线性谐振和空载变压器带线路合闸引起的高频谐振。
    但在超高压电网中往往有串联、并联补偿装置,这些集中的电容、电感元件使网络增添了谐振的可能性;主要有非全相切合并联电抗器的工频传递谐振,串、并补偿网络的分频谐振及带电抗器空长线的高频谐振等。

    电网内各设备的构成元件都有电感、电容,从而组成了极为复杂的振荡回路。正常运行情况下一般不发生振荡现象,受到激发后,如电网发生故障或进行某种特定的操作时,局部网络友生振荡现象;其特征是某一个或几个谐波的幅值急剧上升,在电网某一部分造成过电压。谐振过电压的持续时间与操作过电压相比要长得多。谐振过电压受到有功负荷的阻尼作用能自动消失,但有些谐振现象能稳定存在,直至谐振条件遭到破坏,如电网接线方式改变等。电力系统常见的谐振过电压有:铁磁谐振过电压、凸极点及参数谐振过电压、断线谐振过电压、定相引起的谐振过电压、电压互感器与断路器均压电容或网络对地电容的谐振过电压、配电变压器一点接地引起的谐振过电压等。
    1.谐振过电压的种类
    (1)线性谐振过电压。C102M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)和系统中电容元件所组成。
    (2)铁磁谐振过电压。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,因铁芯电感元件的饱和现象,使回路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的谐振条件时,会产生铁磁谐振。
    (3)参数谐振过电压。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)组成回路,当参数配合时,通过电感的周朝性变化,不断向谐振系统输送能量,造成参数谐振过电压。
    2.限制谐振过电压的主要措施
    (1)提高断路器动作的同期性。由于许多谐振电压是在非全相运行条件下引起的,因此提高断路器动作的同期性,防止非全相运行,可以有效防止谐振电压的发生。
    (2)在并联高压电抗器中性点加装小电抗。用这个措施可以阻断非全相运行工频电压传递及串联谐振。
    (3)破坏发电机产生自励磁的条件,防止参数谐振过电压。
    (4)对电磁式电压互感器的开口三角形接线绕组中加装R≤0.4XT的电阻(XT为互感器在线电压下单相换算至辅助绕组的励磁电抗)。
    (5)选择消弧线圈位置时,尽量避免电网中一部分失去消弧线圈的可能性。
    (6)采取临时倒闸操作措施,如投人事先规定的某些线路或设备。
    3.变压器谐振过电压
    由于变压器各段绕组的等值回路为电感、电容与电阻。这样的回路具有固定的自然谐振频率,从有关部门对7台多绕组与5台自耦降压变压器、9台升压变压器的测定数据可知,该频率范围很宽,约为数千赫兹至几百千赫兹;且其中60%以上都小于lOOkHz,回路的Q值最高约为30,衰减系数为0.7~0.9,很小。此时,在受到某一特殊的激发后,如电网由于操作或故障引起过电压,且满足以下情况,就有可能在其局部绕组发生谐振过电压,并造成变压器故障。
    (1)引起变压器谐振过电压的原因。
    1)近区故障。
    2)从短路容量大的母线处向短路线路一变压器组充电。
    3)在断开带电抗器负荷的变压器时,断路器发生重燃。
    4)切断变压器励磁涌流。
    (2)防止变压器谐振过电压的措施。
    1)研究在高电压、大容量变压器内采用氧化锌避雷器以限制谐振过电压。
    2)尽量能改善保护变压器的避霄器性能,例如将带间隙的阀型避雷器改为氧化锌避雷器,并在满足选择避雷器的基本条件下,选用额定电压低一些的氧化锌避雷器。
    3)对高电压、大容量变压器尽可能不使用分接头,必要时也仅用调整范围不大的无励磁调压变压器。
    4)对单一的线路一变压器组的变电站,应特别加强变电站进线段的防雷保护。
    5)向线路一变压器组送电时,如变压器高压侧有断路器,则先向线路充电,后由该断路器向变压器充电。
    6)应避免操作仅带电抗器负荷的变压器,变压器三次绕组连接的电抗器应能自动投切。
    7)设计选型及整定变压器保护时,应避免因变压器充电励磁涌流而误动作。
    4.超高压电网中的谐振过电压
    超高压变压器的中性点都是直接接地的,电网中性点电位已被固定,若无补偿设备,超高压电网中的谐振过电压是很少的,主要是电容效应的线性谐振和空载变压器带线路合闸引起的高频谐振。
    但在超高压电网中往往有串联、并联补偿装置,这些集中的电容、电感元件使网络增添了谐振的可能性;主要有非全相切合并联电抗器的工频传递谐振,串、并补偿网络的分频谐振及带电抗器空长线的高频谐振等。

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