諧振過電壓
發布時間:2011/11/1 10:34:34 訪問次數:4481
電網內各設備的構成元件都有電感、電容,從而組成了極為復雜的振蕩回路。正常運行情況下一般不發生振蕩現象,受到激發后,如電網發生故障或進行某種特定的操作時,局部網絡友生振蕩現象;其特征是某一個或幾個諧波的幅值急劇上升,在電網某一部分造成過電壓。諧振過電壓的持續時間與操作過電壓相比要長得多。諧振過電壓受到有功負荷的阻尼作用能自動消失,但有些諧振現象能穩定存在,直至諧振條件遭到破壞,如電網接線方式改變等。電力系統常見的諧振過電壓有:鐵磁諧振過電壓、凸極點及參數諧振過電壓、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絡對地電容的諧振過電壓、配電變壓器一點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)或勵磁特性接近線性的帶鐵芯的電感元件(如消弧線圈)和系統中電容元件所組成。
(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)和系統的電容元件組成,因鐵芯電感元件的飽和現象,使回路的電感參數是非線性的,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,會產生鐵磁諧振。
(3)參數諧振過電壓。由電感參數作周期性變化的電感元件(如凸極發電機的同步電抗在xd~xq間周期變化)和系統電容元件(如空載線路)組成回路,當參數配合時,通過電感的周朝性變化,不斷向諧振系統輸送能量,造成參數諧振過電壓。
2.限制諧振過電壓的主要措施
(1)提高斷路器動作的同期性。由于許多諧振電壓是在非全相運行條件下引起的,因此提高斷路器動作的同期性,防止非全相運行,可以有效防止諧振電壓的發生。
(2)在并聯高壓電抗器中性點加裝小電抗。用這個措施可以阻斷非全相運行工頻電壓傳遞及串聯諧振。
(3)破壞發電機產生自勵磁的條件,防止參數諧振過電壓。
(4)對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磁電抗)。
(5)選擇消弧線圈位置時,盡量避免電網中一部分失去消弧線圈的可能性。
(6)采取臨時倒閘操作措施,如投人事先規定的某些線路或設備。
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,從有關部門對7臺多繞組與5臺自耦降壓變壓器、9臺升壓變壓器的測定數據可知,該頻率范圍很寬,約為數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,衰減系數為0.7~0.9,很小。此時,在受到某一特殊的激發后,如電網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)在斷開帶電抗器負荷的變壓器時,斷路器發生重燃。
4)切斷變壓器勵磁涌流。
(2)防止變壓器諧振過電壓的措施。
1)研究在高電壓、大容量變壓器內采用氧化鋅避雷器以限制諧振過電壓。
2)盡量能改善保護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)對高電壓、大容量變壓器盡可能不使用分接頭,必要時也僅用調整范圍不大的無勵磁調壓變壓器。
4)對單一的線路一變壓器組的變電站,應特別加強變電站進線段的防雷保護。
5)向線路一變壓器組送電時,如變壓器高壓側有斷路器,則先向線路充電,后由該斷路器向變壓器充電。
6)應避免操作僅帶電抗器負荷的變壓器,變壓器三次繞組連接的電抗器應能自動投切。
7)設計選型及整定變壓器保護時,應避免因變壓器充電勵磁涌流而誤動作。
4.超高壓電網中的諧振過電壓
超高壓變壓器的中性點都是直接接地的,電網中性點電位已被固定,若無補償設備,超高壓電網中的諧振過電壓是很少的,主要是電容效應的線性諧振和空載變壓器帶線路合閘引起的高頻諧振。
但在超高壓電網中往往有串聯、并聯補償裝置,這些集中的電容、電感元件使網絡增添了諧振的可能性;主要有非全相切合并聯電抗器的工頻傳遞諧振,串、并補償網絡的分頻諧振及帶電抗器空長線的高頻諧振等。
電網內各設備的構成元件都有電感、電容,從而組成了極為復雜的振蕩回路。正常運行情況下一般不發生振蕩現象,受到激發后,如電網發生故障或進行某種特定的操作時,局部網絡友生振蕩現象;其特征是某一個或幾個諧波的幅值急劇上升,在電網某一部分造成過電壓。諧振過電壓的持續時間與操作過電壓相比要長得多。諧振過電壓受到有功負荷的阻尼作用能自動消失,但有些諧振現象能穩定存在,直至諧振條件遭到破壞,如電網接線方式改變等。電力系統常見的諧振過電壓有:鐵磁諧振過電壓、凸極點及參數諧振過電壓、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絡對地電容的諧振過電壓、配電變壓器一點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)或勵磁特性接近線性的帶鐵芯的電感元件(如消弧線圈)和系統中電容元件所組成。
(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)和系統的電容元件組成,因鐵芯電感元件的飽和現象,使回路的電感參數是非線性的,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,會產生鐵磁諧振。
(3)參數諧振過電壓。由電感參數作周期性變化的電感元件(如凸極發電機的同步電抗在xd~xq間周期變化)和系統電容元件(如空載線路)組成回路,當參數配合時,通過電感的周朝性變化,不斷向諧振系統輸送能量,造成參數諧振過電壓。
2.限制諧振過電壓的主要措施
(1)提高斷路器動作的同期性。由于許多諧振電壓是在非全相運行條件下引起的,因此提高斷路器動作的同期性,防止非全相運行,可以有效防止諧振電壓的發生。
(2)在并聯高壓電抗器中性點加裝小電抗。用這個措施可以阻斷非全相運行工頻電壓傳遞及串聯諧振。
(3)破壞發電機產生自勵磁的條件,防止參數諧振過電壓。
(4)對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磁電抗)。
(5)選擇消弧線圈位置時,盡量避免電網中一部分失去消弧線圈的可能性。
(6)采取臨時倒閘操作措施,如投人事先規定的某些線路或設備。
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,從有關部門對7臺多繞組與5臺自耦降壓變壓器、9臺升壓變壓器的測定數據可知,該頻率范圍很寬,約為數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,衰減系數為0.7~0.9,很小。此時,在受到某一特殊的激發后,如電網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)在斷開帶電抗器負荷的變壓器時,斷路器發生重燃。
4)切斷變壓器勵磁涌流。
(2)防止變壓器諧振過電壓的措施。
1)研究在高電壓、大容量變壓器內采用氧化鋅避雷器以限制諧振過電壓。
2)盡量能改善保護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)對高電壓、大容量變壓器盡可能不使用分接頭,必要時也僅用調整范圍不大的無勵磁調壓變壓器。
4)對單一的線路一變壓器組的變電站,應特別加強變電站進線段的防雷保護。
5)向線路一變壓器組送電時,如變壓器高壓側有斷路器,則先向線路充電,后由該斷路器向變壓器充電。
6)應避免操作僅帶電抗器負荷的變壓器,變壓器三次繞組連接的電抗器應能自動投切。
7)設計選型及整定變壓器保護時,應避免因變壓器充電勵磁涌流而誤動作。
4.超高壓電網中的諧振過電壓
超高壓變壓器的中性點都是直接接地的,電網中性點電位已被固定,若無補償設備,超高壓電網中的諧振過電壓是很少的,主要是電容效應的線性諧振和空載變壓器帶線路合閘引起的高頻諧振。
但在超高壓電網中往往有串聯、并聯補償裝置,這些集中的電容、電感元件使網絡增添了諧振的可能性;主要有非全相切合并聯電抗器的工頻傳遞諧振,串、并補償網絡的分頻諧振及帶電抗器空長線的高頻諧振等。
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