諧振過電壓
發(fā)布時(shí)間:2011/11/1 10:34:34 訪問次數(shù):4509
電網(wǎng)內(nèi)各設(shè)備的構(gòu)成元件都有電感、電容,從而組成了極為復(fù)雜的振蕩回路。正常運(yùn)行情況下一般不發(fā)生振蕩現(xiàn)象,受到激發(fā)后,如電網(wǎng)發(fā)生故障或進(jìn)行某種特定的操作時(shí),局部網(wǎng)絡(luò)友生振蕩現(xiàn)象;其特征是某一個(gè)或幾個(gè)諧波的幅值急劇上升,在電網(wǎng)某一部分造成過電壓。諧振過電壓的持續(xù)時(shí)間與操作過電壓相比要長(zhǎng)得多。諧振過電壓受到有功負(fù)荷的阻尼作用能自動(dòng)消失,但有些諧振現(xiàn)象能穩(wěn)定存在,直至諧振條件遭到破壞,如電網(wǎng)接線方式改變等。電力系統(tǒng)常見的諧振過電壓有:鐵磁諧振過電壓、凸極點(diǎn)及參數(shù)諧振過電壓、斷線諧振過電壓、定相引起的諧振過電壓、電壓互感器與斷路器均壓電容或網(wǎng)絡(luò)對(duì)地電容的諧振過電壓、配電變壓器一點(diǎn)接地引起的諧振過電壓等。
1.諧振過電壓的種類
(1)線性諧振過電壓。C102M諧振回路由不帶鐵芯的電感元件(如輸電線路的電感,變壓器的漏感)或勵(lì)磁特性接近線性的帶鐵芯的電感元件(如消弧線圈)和系統(tǒng)中電容元件所組成。
(2)鐵磁諧振過電壓。諧振回路由帶鐵芯的電感元件(如空載變壓器、電壓互感器)和系統(tǒng)的電容元件組成,因鐵芯電感元件的飽和現(xiàn)象,使回路的電感參數(shù)是非線性的,這種含有非線性電感元件的回路在滿足一定的諧振條件時(shí),會(huì)產(chǎn)生鐵磁諧振。
(3)參數(shù)諧振過電壓。由電感參數(shù)作周期性變化的電感元件(如凸極發(fā)電機(jī)的同步電抗在xd~xq間周期變化)和系統(tǒng)電容元件(如空載線路)組成回路,當(dāng)參數(shù)配合時(shí),通過電感的周朝性變化,不斷向諧振系統(tǒng)輸送能量,造成參數(shù)諧振過電壓。
2.限制諧振過電壓的主要措施
(1)提高斷路器動(dòng)作的同期性。由于許多諧振電壓是在非全相運(yùn)行條件下引起的,因此提高斷路器動(dòng)作的同期性,防止非全相運(yùn)行,可以有效防止諧振電壓的發(fā)生。
(2)在并聯(lián)高壓電抗器中性點(diǎn)加裝小電抗。用這個(gè)措施可以阻斷非全相運(yùn)行工頻電壓傳遞及串聯(lián)諧振。
(3)破壞發(fā)電機(jī)產(chǎn)生自勵(lì)磁的條件,防止參數(shù)諧振過電壓。
(4)對(duì)電磁式電壓互感器的開口三角形接線繞組中加裝R≤0.4XT的電阻(XT為互感器在線電壓下單相換算至輔助繞組的勵(lì)磁電抗)。
(5)選擇消弧線圈位置時(shí),盡量避免電網(wǎng)中一部分失去消弧線圈的可能性。
(6)采取臨時(shí)倒閘操作措施,如投人事先規(guī)定的某些線路或設(shè)備。
3.變壓器諧振過電壓
由于變壓器各段繞組的等值回路為電感、電容與電阻。這樣的回路具有固定的自然諧振頻率,從有關(guān)部門對(duì)7臺(tái)多繞組與5臺(tái)自耦降壓變壓器、9臺(tái)升壓變壓器的測(cè)定數(shù)據(jù)可知,該頻率范圍很寬,約為數(shù)千赫茲至幾百千赫茲;且其中60%以上都小于lOOkHz,回路的Q值最高約為30,衰減系數(shù)為0.7~0.9,很小。此時(shí),在受到某一特殊的激發(fā)后,如電網(wǎng)由于操作或故障引起過電壓,且滿足以下情況,就有可能在其局部繞組發(fā)生諧振過電壓,并造成變壓器故障。
(1)引起變壓器諧振過電壓的原因。
1)近區(qū)故障。
2)從短路容量大的母線處向短路線路一變壓器組充電。
3)在斷開帶電抗器負(fù)荷的變壓器時(shí),斷路器發(fā)生重燃。
4)切斷變壓器勵(lì)磁涌流。
(2)防止變壓器諧振過電壓的措施。
1)研究在高電壓、大容量變壓器內(nèi)采用氧化鋅避雷器以限制諧振過電壓。
2)盡量能改善保護(hù)變壓器的避霄器性能,例如將帶間隙的閥型避雷器改為氧化鋅避雷器,并在滿足選擇避雷器的基本條件下,選用額定電壓低一些的氧化鋅避雷器。
3)對(duì)高電壓、大容量變壓器盡可能不使用分接頭,必要時(shí)也僅用調(diào)整范圍不大的無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓變壓器。
4)對(duì)單一的線路一變壓器組的變電站,應(yīng)特別加強(qiáng)變電站進(jìn)線段的防雷保護(hù)。
5)向線路一變壓器組送電時(shí),如變壓器高壓側(cè)有斷路器,則先向線路充電,后由該斷路器向變壓器充電。
6)應(yīng)避免操作僅帶電抗器負(fù)荷的變壓器,變壓器三次繞組連接的電抗器應(yīng)能自動(dòng)投切。
7)設(shè)計(jì)選型及整定變壓器保護(hù)時(shí),應(yīng)避免因變壓器充電勵(lì)磁涌流而誤動(dòng)作。
4.超高壓電網(wǎng)中的諧振過電壓
超高壓變壓器的中性點(diǎn)都是直接接地的,電網(wǎng)中性點(diǎn)電位已被固定,若無(wú)補(bǔ)償設(shè)備,超高壓電網(wǎng)中的諧振過電壓是很少的,主要是電容效應(yīng)的線性諧振和空載變壓器帶線路合閘引起的高頻諧振。
但在超高壓電網(wǎng)中往往有串聯(lián)、并聯(lián)補(bǔ)償裝置,這些集中的電容、電感元件使網(wǎng)絡(luò)增添了諧振的可能性;主要有非全相切合并聯(lián)電抗器的工頻傳遞諧振,串、并補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的分頻諧振及帶電抗器空長(zhǎng)線的高頻諧振等。
電網(wǎng)內(nèi)各設(shè)備的構(gòu)成元件都有電感、電容,從而組成了極為復(fù)雜的振蕩回路。正常運(yùn)行情況下一般不發(fā)生振蕩現(xiàn)象,受到激發(fā)后,如電網(wǎng)發(fā)生故障或進(jìn)行某種特定的操作時(shí),局部網(wǎng)絡(luò)友生振蕩現(xiàn)象;其特征是某一個(gè)或幾個(gè)諧波的幅值急劇上升,在電網(wǎng)某一部分造成過電壓。諧振過電壓的持續(xù)時(shí)間與操作過電壓相比要長(zhǎng)得多。諧振過電壓受到有功負(fù)荷的阻尼作用能自動(dòng)消失,但有些諧振現(xiàn)象能穩(wěn)定存在,直至諧振條件遭到破壞,如電網(wǎng)接線方式改變等。電力系統(tǒng)常見的諧振過電壓有:鐵磁諧振過電壓、凸極點(diǎn)及參數(shù)諧振過電壓、斷線諧振過電壓、定相引起的諧振過電壓、電壓互感器與斷路器均壓電容或網(wǎng)絡(luò)對(duì)地電容的諧振過電壓、配電變壓器一點(diǎn)接地引起的諧振過電壓等。
1.諧振過電壓的種類
(1)線性諧振過電壓。C102M諧振回路由不帶鐵芯的電感元件(如輸電線路的電感,變壓器的漏感)或勵(lì)磁特性接近線性的帶鐵芯的電感元件(如消弧線圈)和系統(tǒng)中電容元件所組成。
(2)鐵磁諧振過電壓。諧振回路由帶鐵芯的電感元件(如空載變壓器、電壓互感器)和系統(tǒng)的電容元件組成,因鐵芯電感元件的飽和現(xiàn)象,使回路的電感參數(shù)是非線性的,這種含有非線性電感元件的回路在滿足一定的諧振條件時(shí),會(huì)產(chǎn)生鐵磁諧振。
(3)參數(shù)諧振過電壓。由電感參數(shù)作周期性變化的電感元件(如凸極發(fā)電機(jī)的同步電抗在xd~xq間周期變化)和系統(tǒng)電容元件(如空載線路)組成回路,當(dāng)參數(shù)配合時(shí),通過電感的周朝性變化,不斷向諧振系統(tǒng)輸送能量,造成參數(shù)諧振過電壓。
2.限制諧振過電壓的主要措施
(1)提高斷路器動(dòng)作的同期性。由于許多諧振電壓是在非全相運(yùn)行條件下引起的,因此提高斷路器動(dòng)作的同期性,防止非全相運(yùn)行,可以有效防止諧振電壓的發(fā)生。
(2)在并聯(lián)高壓電抗器中性點(diǎn)加裝小電抗。用這個(gè)措施可以阻斷非全相運(yùn)行工頻電壓傳遞及串聯(lián)諧振。
(3)破壞發(fā)電機(jī)產(chǎn)生自勵(lì)磁的條件,防止參數(shù)諧振過電壓。
(4)對(duì)電磁式電壓互感器的開口三角形接線繞組中加裝R≤0.4XT的電阻(XT為互感器在線電壓下單相換算至輔助繞組的勵(lì)磁電抗)。
(5)選擇消弧線圈位置時(shí),盡量避免電網(wǎng)中一部分失去消弧線圈的可能性。
(6)采取臨時(shí)倒閘操作措施,如投人事先規(guī)定的某些線路或設(shè)備。
3.變壓器諧振過電壓
由于變壓器各段繞組的等值回路為電感、電容與電阻。這樣的回路具有固定的自然諧振頻率,從有關(guān)部門對(duì)7臺(tái)多繞組與5臺(tái)自耦降壓變壓器、9臺(tái)升壓變壓器的測(cè)定數(shù)據(jù)可知,該頻率范圍很寬,約為數(shù)千赫茲至幾百千赫茲;且其中60%以上都小于lOOkHz,回路的Q值最高約為30,衰減系數(shù)為0.7~0.9,很小。此時(shí),在受到某一特殊的激發(fā)后,如電網(wǎng)由于操作或故障引起過電壓,且滿足以下情況,就有可能在其局部繞組發(fā)生諧振過電壓,并造成變壓器故障。
(1)引起變壓器諧振過電壓的原因。
1)近區(qū)故障。
2)從短路容量大的母線處向短路線路一變壓器組充電。
3)在斷開帶電抗器負(fù)荷的變壓器時(shí),斷路器發(fā)生重燃。
4)切斷變壓器勵(lì)磁涌流。
(2)防止變壓器諧振過電壓的措施。
1)研究在高電壓、大容量變壓器內(nèi)采用氧化鋅避雷器以限制諧振過電壓。
2)盡量能改善保護(hù)變壓器的避霄器性能,例如將帶間隙的閥型避雷器改為氧化鋅避雷器,并在滿足選擇避雷器的基本條件下,選用額定電壓低一些的氧化鋅避雷器。
3)對(duì)高電壓、大容量變壓器盡可能不使用分接頭,必要時(shí)也僅用調(diào)整范圍不大的無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓變壓器。
4)對(duì)單一的線路一變壓器組的變電站,應(yīng)特別加強(qiáng)變電站進(jìn)線段的防雷保護(hù)。
5)向線路一變壓器組送電時(shí),如變壓器高壓側(cè)有斷路器,則先向線路充電,后由該斷路器向變壓器充電。
6)應(yīng)避免操作僅帶電抗器負(fù)荷的變壓器,變壓器三次繞組連接的電抗器應(yīng)能自動(dòng)投切。
7)設(shè)計(jì)選型及整定變壓器保護(hù)時(shí),應(yīng)避免因變壓器充電勵(lì)磁涌流而誤動(dòng)作。
4.超高壓電網(wǎng)中的諧振過電壓
超高壓變壓器的中性點(diǎn)都是直接接地的,電網(wǎng)中性點(diǎn)電位已被固定,若無(wú)補(bǔ)償設(shè)備,超高壓電網(wǎng)中的諧振過電壓是很少的,主要是電容效應(yīng)的線性諧振和空載變壓器帶線路合閘引起的高頻諧振。
但在超高壓電網(wǎng)中往往有串聯(lián)、并聯(lián)補(bǔ)償裝置,這些集中的電容、電感元件使網(wǎng)絡(luò)增添了諧振的可能性;主要有非全相切合并聯(lián)電抗器的工頻傳遞諧振,串、并補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的分頻諧振及帶電抗器空長(zhǎng)線的高頻諧振等。
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