电力系统中有很多电感和电容元件,如电力变压器、变压器、发电机、电抗器等的电感;线路的接地电容和相间电容、补偿用串联和相关电容器组、各种高压设备等。值电容。它们的组合可以形成一系列具有不同固有频率的振荡电路。在某些条件下,可能会出现持久的铁磁共振过电压。武汉华英电力利用铁磁谐振原理和稳定工况,分析了某220V变电站谐振过电压的物理过程,提出了消除谐振的措施。
一、串联谐振过电压现象
2001年3月2日,某220V变电站220KV西木停运正常检修作业。220KV倒装母线运行期间,220KV进出线全部倒装至东母线,母联断路器断开,发生串联谐振过电压。谐振时220KV西木PT最高电压达到407KV。服务员报中调后,中调下令将220KV旁路断路器从东母线换向西母线。给旁路母线充电后,共振消失了40分钟。由于谐振通过断路器的断路器和电容器并联,能量不会太大,只有三台变压器损坏而不爆炸。变压器配有波纹金属膨胀器。事故中,膨胀机A、B相全部从变压器中弹出。经试验,发现变压器内绝缘三相全部损坏,二次绕组烧毁。发生事故时的接线如图1所示。
图中TV为电压互感器,Q为母联断路器分断器,CL为并联电容,CB为母线对地电容。变压器为油浸纸绝缘电磁式变压器,由Yo、yo、d接线组成的三个独立的单互感器组成。
2、串联谐振过电压分析原理
1、串联谐振过电压分析铁磁谐振
铁磁谐振仅发生在包含铁芯电感的电路中。铁芯电感的电感值随电压和电流的变化而变化,并不是一个常数,所以铁磁谐振也称为非线性谐振。
图2是R、C和铁芯电感L的最简单串联电路。假设在正常工作条件下,其初始状态为感抗大于容抗,即ωL>1/ωC,则有此时不是线性谐振条件。但当铁芯电感两端电压升高,或电感线圈中出现浪涌电流时,可能会使铁芯饱和,其感抗相应减小,或容抗增大,使得ωL=1 /ωC(即ω=ωL>1/√LC),当满足串联谐振条件时,发生谐振,在电感和电容两端形成过电压。这种现象称为铁磁共振。
由于谐振电路中的电感不是常数,电路没有固定的固有频率;即(ωo 不是固定值)。当谐振频率fo为电源频率(50Hz)时,回路的谐振称为基波谐振;当ωo为电源频率的整数倍时;如3次、5次等),环路的谐振称为高次谐波谐振;在同一个回路中,还可能存在分级(如1/3、1/5等)谐振的谐振频率,称为次谐波谐振。因此,各种谐波谐振的可能性是铁磁谐振的一个重要特征,这是线性谐振所不具备的。
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