鐵磁諧振是由鐵心電感元件,如發(fā)電機(jī)、變壓器、電壓互感器、電抗器、消弧線圈等和和系統(tǒng)的電容元件,如輸電線路、電容補(bǔ)償器等形成共諧條件,激發(fā)持續(xù)的鐵磁諧振,使系統(tǒng)產(chǎn)生諧振過(guò)電壓。
電力系統(tǒng)的鐵磁諧振可分二大類:一類是在66kV及以下中性點(diǎn)絕緣的電網(wǎng)中,由于對(duì)地容抗與電磁式電壓互感器勵(lì)磁感抗的不利組合,在系統(tǒng)電壓大擾動(dòng)(如遭雷擊、單相接地故障消失過(guò)程以及開(kāi)關(guān)操作等)作用下而激發(fā)產(chǎn)生的鐵磁諧振現(xiàn)象;另一類是發(fā)生在220kV(或110kV)變電站空載母線上,當(dāng)用220kV、110kV帶斷口均壓電容的主開(kāi)關(guān)或母聯(lián)開(kāi)關(guān)對(duì)帶電磁式電壓互感器的空母線充電過(guò)程中,或切除(含保護(hù)整組傳動(dòng)聯(lián)跳)帶有電磁式電壓互感器的空母線時(shí),操作暫態(tài)過(guò)程使連接在空母線上的電磁式電壓互感器組中的一相、兩相或三相激發(fā)產(chǎn)生的鐵磁諧振現(xiàn)象,即串聯(lián)諧振,簡(jiǎn)單地講就是由高壓斷路器電容與母線電壓互感器的電感耦合產(chǎn)生諧振由于諧振波僅局限于變電站空載母線范圍內(nèi),也稱其為變電站空母線諧振。
鐵磁諧振的形式
1、基波諧振: 一相對(duì)地電壓降低,另兩相對(duì)地電壓升高超過(guò)線電壓;或兩相電壓降低、一相電壓升高超過(guò)線電壓、有接地信號(hào)發(fā)出
2、分次諧波: 三相對(duì)地電壓同時(shí)升高、低頻變動(dòng)
3、高次諧波: 三相對(duì)地電壓同時(shí)升高超過(guò)線電壓
鐵磁諧振的產(chǎn)生原因
1、有線路接地、斷線、斷路器非同期合閘等引起的系統(tǒng)沖擊
2、切、合空母線或系統(tǒng)擾動(dòng)激發(fā)諧振
3、系統(tǒng)在某種特殊運(yùn)行方式下,參數(shù)匹配,達(dá)到了諧振條件
鐵磁諧振產(chǎn)生的原因分析
在簡(jiǎn)單的R、C 和鐵鐵芯電感L電路中,假設(shè)在正常運(yùn)行條件下,其初始狀態(tài)是感抗大于容抗,即ωL > (1/ωC),此時(shí)不具備線性諧振條件,回路保持穩(wěn)定狀態(tài)。但當(dāng)電源電壓有所升高時(shí),或電感線圈中出現(xiàn)涌流時(shí),就有可能使鐵芯飽和,其感抗值減小,當(dāng)ωL = (1/ωC)時(shí),即滿足了串聯(lián)諧振條件,在電感和電容兩端便形成過(guò)電壓,回路電流的相位和幅值會(huì)突變,發(fā)生磁諧振現(xiàn)象,諧振一旦形成,諧振狀態(tài)可能“自保持”,維持很長(zhǎng)時(shí)間而不衰減,直到遇到新的干擾改變了其諧振條件諧振才可能消除。
鐵磁諧振對(duì)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的影響
1、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中,其運(yùn)行方式的主要特點(diǎn)是單相接地后,允許維持一定的時(shí)間,一般為2h不致于引起用戶斷電。但隨著中低壓電網(wǎng)的擴(kuò)大,出線回路數(shù)增多、線路增長(zhǎng),電纜線路的逐漸增多,中低壓電網(wǎng)對(duì)地電容電流亦大幅度增加,單相接地時(shí)接地電弧不能自動(dòng)熄滅必然產(chǎn)生電弧過(guò)電壓,一般為3—5倍相電壓甚至更高,致使電網(wǎng)中絕緣薄弱的地方放電擊穿,并且在過(guò)電壓的作用下極易造成第二點(diǎn)接地發(fā)展為相間短路造成設(shè)備損壞和停電事故,嚴(yán)重威脅電網(wǎng)安全運(yùn)行。
2、在發(fā)生諧振時(shí),電壓互感器一次勵(lì)磁電流急劇增大,使高壓熔絲熔斷。如果電流尚未達(dá)到熔絲的熔斷值,但超過(guò)了電壓互感器額定電流,長(zhǎng)時(shí)間處于過(guò)電流狀況下運(yùn)行,必然造成電壓互感器燒損。
3、諧振發(fā)生后電路由原來(lái)的感性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菪誀顟B(tài),電流基波相位發(fā)生180°反轉(zhuǎn),發(fā)生相位反傾現(xiàn)象,可導(dǎo)致逆序分量勝于正序分量,從而使小容量的異步電動(dòng)機(jī)發(fā)生反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。
4、產(chǎn)生高零序電壓分量,出現(xiàn)虛幻接地和不正確的接地指示。
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