变电站谐振问题.ppt

变电站谐振问题 1、基本知识 2、中性点不接地系统的“铁磁谐振” 3、中性点直接接地系统的“铁磁谐振” 1、基本知识 铁芯线圈内磁通不能突变，若原磁通为零，则线圈通电瞬间无论电压多大，磁通依然为零。 1）接通交流电瞬间，若交流电瞬时值为零，则因磁通滞后电压900，应为最大值，但由于通电前原磁通为零，不能突变，故迫使铁芯中产生一相反的磁通（直流分量）与交变磁通叠加，结果使铁芯饱和； 2）通电瞬间若电压瞬时值为最大，则磁通为零，不会产生突变，铁芯不会饱和。 1、基本知识 铁芯线圈的电抗由漏抗、激磁电抗组成，漏抗很小且不变（限制短路电流，产生压降），激磁电抗正常时很大且会变化，其大小取决于线圈电感，铁芯饱和时电感很小，电抗XL=ωL很小，故铁芯线圈是非线性元件； 磁通Φ是由电流通过线圈产生的，但磁通Φ的大小取决于电压（TM、TV中）大小； 磁路中有如下关系：Φ ＝I0N/Rm,铁芯饱和后磁阻Rm很大。 2、中性点不接地系统的“铁磁谐振” A 工频铁磁谐振 B 谐波铁磁谐振 C 抑制铁磁谐振措施 A 工频铁磁谐振 A 工频铁磁谐振 TV合闸时电磁过程分析 TV合闸于三相交流电源时，合闸瞬间通常是一相电压大、两相电压小，因此一相铁芯不饱和、两相铁芯饱和后其电抗X变小，使得三相对称电路变为一不对称三相电路，引起电源中点发生位移： TV合闸时向量分析 由向量分析可知，此时A相对地电压大为减小，另两相对地电压升高（大于相电压），且三相电压严重不对称，这就是中性点不接地系统“铁磁谐振”的特征之一；因三相不对称，系统出现零序电压，接地保护将动作告警或跳闸。但零序电压的出现并非系统接地，故称此种现象为“虚幻接地”。 B 谐波铁磁谐振 分析：铁芯线圈饱和后会出现谐波分量，此时线圈象一个“谐波发生器”，谐波回路如图所示。若线路长则C大，自振角频率ω0小，可能出现分频（工频的分数倍频率），反之出现高频。出现谐波谐振的条件是：TV铁芯饱和才有可能有“谐波电源”；对于某次谐波有XL=XC。但谐振中点位移电压不是工频电压，故各相对地电压为： B 谐波铁磁谐振 结论：谐波谐振时系统三相对地电压都高，有摇摆现象（分频谐振）；分频谐振的谐振频率f低，TV感抗小，有很大的激磁电流，易烧坏TV；因中点依然有位移，所以仍有虚幻接地现象。 C 抑制铁磁谐振措施 在TV开口三角形两端（零序回路）接电阻R0或消谐装置；R0越小，消耗的能量越多，限制作用越好，R0=0最好（短路），这是因为激磁电抗短接后仅剩漏抗，三相漏抗一样大，故中点无位移，一般接入500W灯泡（冷态下R0=7Ω)，可以抑制谐振，热态下R0很大，可以长期投入； 装消谐装置，可以根据开口处电压的大小和频率大小投入相应的电阻和电容； TV高压侧中点经电阻接地； 改用电容式TV； C 抑制铁磁谐振措施 增大电网对地电容，促使三相对称，消除谐振（10kV母线充电后先将线路送电，待正常后再投入10kV母线TV－－充电前拉开TV）； 采用专用的消谐TV 1)为什么能消谐？ 零序回路TV电阻为R0； 2)为什么要将开口处短路？ 短接后使零序电压全部降落到中性点TV的一次绕组上，可以使KV灵敏动作； 3）怎样测量各相电压？ 应使各相电压等于对应正序、负序、零序电压之和。 实际消谐TV使用三相式TV，其零序磁阻大，电抗X0很小，不需经开口短接方式处理。 C 抑制铁磁谐振措施 3、中性点直接接地系统的“铁磁谐振” 多用电容式TV接线 C1—串联电容 C2—分压电容 L1---补偿电感 3、中性点直接接地系统的“铁磁谐振” 电容式TV等值电路（见右图） 谐振条件： C1//C2的XC与（L1+L)的XL相等 何时最易发生谐振？全电压投TV时，小TV易于饱和导致其感抗下降，当下降到XL=XC时产生串联谐振，引起过电压而使小TV烧坏（串联谐振时电压高、电流大） 3、中性点直接接地系统的“铁磁谐振” 抑制措施：在电磁式小TV二次绕组接一个阻尼电阻R(如图)。 * * 电压 磁通 电势 wt u Φ迫 U V W 变压器绕组 TV一次绕组 C N N’ C L 可见：UNN’与EA反相，且UNN’大于EA。 EC EB EA UA UC UB N N’ L C U V W 三只单相TV一次绕组 R0 V V V KV U V W KV 告警 C1 C2 L1 L 小TV u2 U ～ C1 C2 L1 L C1U/(C1+C2) C1 C2 L1 L 小TV u2 R