[工学]谐振过电压.ppt

谐振过电压 谐振过电压 谐振过电压特点及分类 线性谐振 铁磁谐振（非线性谐振） 参数谐振 1. 谐振过电压特点及分类 电力系统中存在大量电感和电容元件 电感元件：电力变压器、互感器、发电机、消弧线圈、电抗器、线路导线电感等 电容元件：线路导线对地和相间电容、补偿用的并联和串联电容器组、高压设备的杂散电容 1. 谐振过电压特点及分类 发生谐振的那个谐波的振幅会急剧上升，且持续时间长，甚至稳定存在，性质上属于暂时过电压 谐振过电压的严重性既取决于它的幅值，也取决于它的持续时间 谐振过电压危及电气设备的绝缘 持续的过电流烧毁小容量的电感元件，还影响保护装置的工作条件，如避雷器的灭弧条件 系统中的有功负荷是阻尼振荡和限制谐振过电压得有利因素。但对于零序回路的谐振，则正序的有功负荷不起作用 1. 谐振过电压特点及分类 线性谐振 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，其铁芯中有气隙）和系统中的电容元件所组成。在正弦电源作用下，系统自振频率与电源频率相等或接近时，可能产生线性谐振 铁磁谐振（非线性谐振） 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。因为铁芯电感元件的饱和现象，使回路的电感参数是非线性的，在满足一定谐振条件时，会产生铁磁谐振，并有许多特有的性质 参数谐振 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Xd~Xq的周期性变化）和系统的电容元件（如空载长线）组成回路，当参数配合时，通过电感的周期变化，不断向谐振系统输送能量，将会造成参数谐振过电压 2. 线性谐振过电压 在操作或故障引起的过渡过程出现 2. 线性谐振过电压 电容电压uC( t ) ： 2. 线性谐振过电压 稳态分量的幅值UC ： 分析讨论 ? = 0 ?0 ? 分析讨论 ? = 0 ?0 = ? ， ，回路处于谐振状态 ，电容电压幅值将出现最大 分析讨论 ? = 0 ?0 ? 分析讨论 ? ? 0 ?0 = ? ，电容电压幅值为 分析讨论 ? ? 0 ?0 ? ? ，将 作为变量，对电容电压幅值表达式求导 分析讨论 电容上的过电压仅由左式决定 当 时 电容和电感上的电压可达电源电压的5倍 电力系统中可能发生线性谐振的情况 当空载线路到达一定长度时，会发生工频线性谐振 不对称接地故障或非全相操作则使谐振时的导线长度更加缩短 3. 参数谐振 参数谐振的原因 参数周期性变化 参数谐振发展过程 参数谐振特点 消除参数谐振的措施 实例计算 3. 参数谐振 参数谐振的原因 电机旋转时的电感参数发生周期性变化 同步发电机接有容性负载时（如空载线路） 即使激磁电流很小，也会使发电机的端电压和电流急剧上升，最终产生很高的过电压。又称为自励磁，过电压为自励磁过电压 3. 参数谐振 3. 参数谐振 参数谐振发展过程 设：L1=2L2 ；t = 0时，回路有微小电流 i1=1，电感储能W1，则 自振频率： 变动周期： 参数谐振发展过程 t = t1，电感突变(L1?L2)，磁链不能突变，电流发生突变至2，储能增加一倍 参数谐振发展过程 t2 ? t ? t3，周期为T1的自由振荡，t=t3，电能全部转化为磁能，根据能量不灭定理，电流升至 参数谐振发展过程 t=t4，电感突变(L2?L1)，电流过零时电容端电压为 3. 参数谐振 3. 参数谐振 参数谐振特点 谐振所需的能量由改变参数的原功机所供给，不需要单独的电源电压 对于同步电机来说，改变参数的能源就是汽轮机或水轮机。同时，在起始阶段，只要回路中具有某些残余能量，例如，转子剩磁割切绕组而产生不大的感应电压，或电容两端有微小的残压，就可保证谐振现象的持续发展 3. 参数谐振 参数谐振特点 实际电网中存在着一定的损耗电阻，所以每次参数变化所引入的能量应当足够大，即(L1-L2)应足够大，以便不仅可以补偿电阻中的能量损耗，并使回路中的储能愈积愈多，保证谐振的发展 3. 参数谐振 参数谐振特点 谐振发生后，回路中的电流和电压的幅值，理论上能趋于无穷大，这与线性谐振现象有着显著区别（即使在完全谐振的条件下，其振荡的幅值也受损耗电阻所限制） 参数谐振发生后，随着电流的增大，电感线圈达到磁饱和状态，电感值迅速变小，使回路自动地偏离谐振条件，从而限制了谐振过电压和过电流的幅值 3. 参数谐振 参数谐振特点 当参数变化的频率与谐振频率之比等于2时，谐振最容易发。如比值等