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谐振过电压

  电力系统中一些电感、电容元件在系统进行操作或发生故障时可形成各种振荡回路,在一定的能源作用下,会产生串联谐振现象,导致系统某些元件出现严重的过电压。

谐振过电压产生原因

  电网运行中,正常时中性点不接地系统PT铁芯饱和易引起谐振过电压;中性点不接地方式单相故障可引起谐振过电压;运维人员操作或事故处理方法不当亦会产生谐振过电压;另外设计选型、参数不匹配也是谐振过电压产生原因。

谐振过电压分类

01线性谐振过电压

  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)和系统中的电容元件所组成。

02 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。

03 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Kd~Kq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,通过电感的周期性变化,不断向谐振系统输送能量,造成参数谐振过电压。

谐振过电压特点

01线性谐振过电压

  1) 参与谐振的各电气参量均为线性。

  2) 谐振发生在电网自振频率与电源频率相等或相近时。

  3) 多为空载线路不对称接地故障的谐振、消弧线圈补偿网络的谐振和某些传递过电压的谐振等。

02铁磁谐振过电压

  1) 与电容组成谐振回路的电感参数作周期性变化,变化频率一般为电源频率的偶数倍。

  2) 谐振所需能量由改变电感参数的原动机供给,它不仅可以补偿回路中电阻的损耗,并且使回路的储能愈积愈多,保证了谐振的发展。

  3) 谐振过电压和电流理论上能趋于无限大。但是由于实际上常受电感磁饱和的影响,使回路自动偏离谐振条件,使过电压不致无限增大。

03参数谐振过电压

  1) 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。

  2) 谐振频率可以等于电源频率(基波共振),也可为其简单分数(分次谐波共振)或简单倍数(高次谐波共振)。

  3) 在一定的情况下可自激产生,但大多需要有外部激发条件。回路中事先经历过足够强烈的过渡过程的冲击扰动。

  4) 在一定的回路损耗电阻的情况下,其幅值主要受到非线性电感本身严重饱和的限制。

限制谐振过电压的主要措施有

  (1) 提高开关动作的同期性:由于许多谐振过电压是在非全相运行条件下引起的,因此提高开关动作的同期性,防止非全相运行,可以有效防止谐振过电压的发生。

  (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时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) 严格执行调度规程:在运行方式上和倒闸操作过程中,防止断路器断口电容器与空载母线及母线PT构成串联谐振回路,以防止因谐振过电压损坏设备。

  (5) 避免操作过电压:在进行投切空母线操作时,加强母线电压监测,发生铁磁谐振时,应立即合上带断口电容器的断路器,切除回路电容,终止谐振,防止隐患发展形成事故。

  (6) 中性接地点:增加母线对地电容或减少系统中电压互感器压中性点接地台数,即增大母线的对地感抗,从而减少自振固有频率,避免因系统由东而发生母线铁磁谐振过电压。

  (7) 继电保护:针对具体事故发生的情况,如在变电站母线发生单相接地,母差保护动作,母联开关跳闸后,如果主变开关先于线路开关动作,将不会引发谐振。