《高电压技术》课件——第5章 电力系统内部过电压及其限制措施.pptVIP

在电力系统运行中，可能出现的线性谐振：空载长线路电容效应引起的谐振，中性点非有效接地系统中不对称接地故障时的谐振，消弧线圈全补偿时的谐振以及某些传递过电压的谐振。解决方法：在设计或运行时避开谐振范围。一、线性谐振5.3电力系统谐振过电压特点：系统中某些元件的电感参数在外界因素的影响下发生周期性变化。当接有电容性负载，参数配合不当，就可能发生参数谐振。水轮发电机在正常的同步运行时，直轴同步电抗Xd与交轴同步电抗Xq周期性地变化，如果与发电机外电路容抗Xc满足谐振条件，就有可能在电感参数变化的振荡回路中，激发起谐振现象——参数谐振。凸极、隐极二、参数谐振过电压5.3电力系统谐振过电压谐振所需的能量由改变参数的原动机供给，不需要单独的电源；只要回路中具有某些残余的电场或磁场能量，就足以使谐振发生和发展。实际电网中存在一定的电阻，因此要求每次变化所引入的能量必须足够大，才能在补偿电阻能量损耗外，还使回路中的储能愈积愈多，促使谐振的进一步发展。二、参数谐振过电压5.3电力系统谐振过电压影响：威胁电气设备的绝缘和损坏避雷器，而且使电机与其他电源不能实现并列运行。解决方法：发电机投入电网运行之前，进行自激校核。二、参数谐振过电压5.3电力系统谐振过电压特点：电力系统的振荡回路中，由于铁芯电感的磁路饱和引起本身电感值发生变化，因而激发起持续性的较高幅值的铁磁谐振过电压。可以是基波、高次谐波谐振，也可是分次谐波谐振。影响：单相、两相或三相对地电压升高，或低频摆动，引起绝缘网络或避雷器爆炸。也可能产生高值零序电压分量，出现虚幻接地和不正确的接地指示，或在电压互感器上产生过电流，引起FU熔断等现象。三、铁磁谐振过电压5.3电力系统谐振过电压三、铁磁谐振过电压5.3电力系统谐振过电压正常运行条件下，初始感抗大于容抗，电路运行在感性工作状态，不具备线性谐振条件，但当铁芯电感两端的电压有所升高，电感线圈中出现涌流时，就能使铁芯出现饱和，感抗随之减小，当降到wL=1/wC时，满足串联谐振条件，在电感电容两端形成过电压，这种现象称为铁磁谐振。磁路产生基波铁磁谐振的必要条件：三、铁磁谐振过电压5.3电力系统谐振过电压L0——铁芯电感未饱和时的电感值w——基波角频率C——电路电容值只有满足以上条件，伏安特性曲线UL和UC才有可能相交。即：当满足以上条件在电感未饱和时电路的自振频率低于电源频率。三、铁磁谐振过电压5.3电力系统谐振过电压当谐振时线圈中的电流增加，电感值下降，使回路自振频率正好等于或接近电源频率。回路中元件的压降和电源电势平衡的条件可得：如图，有a1,a2,a3三点满足电动势平衡条件，但不一定是稳定工作点。根据分析，铁磁谐振回路在稳态时可能有两个稳定的工作状态：三、铁磁谐振过电压5.3电力系统谐振过电压1.非谐振工作状态a1点，回路中的ULUC，整个回路属于电感性的，这时作用在电感和电容上的电压都不高，不会产生过电压。据分析，铁磁谐振回路在稳态时可能有两个稳定的工作状态：三、铁磁谐振过电压5.3电力系统谐振过电压2.谐振工作状态a3点，这时ULUC，回路是电容性的，此时不仅回路电流较大，而且在电容和电感上都会发生较大的过电压。存在现象：当电势E由零逐渐增加时，回路的工作点将由O点逐渐上升到m点，然后突变到n点，回路电流将由感性突变成容性，这种回路电流相位发生1800的突变称为相位反倾现象，同时回路电流及电容和电感上的电压将突然的大幅度的提高。三、铁磁谐振过电压5.3电力系统谐振过电压特点：①对铁磁谐振电路，在相同的电源电势作用下，回路可能有不只一种稳定的工作状态。②非线性铁磁特性是产生铁磁谐振的根本原因，但铁磁元件饱和效应本身也限制了过电压的幅值。③谐振的必要条件是：电感和电容的伏安特性曲线有交点，即三、铁磁谐振过电压5.3电力系统谐振过电压特点：④由于谐振回路的电感不是常数，在同样的回路中即可产生谐振频率等于电源频率的基波振荡，也可能产生倍频谐振和分频谐振，具有各谐波振荡的可能性。三、铁磁谐振过电压5.3电力系统谐振过电压解决办法：①选择励磁特性好的电压互感器或改用电容式电压互感器。②在电压互感器开口三角形绕组中短时接入阻尼（抑制）电阻，或在电压互感器一次绕组中性点接入电阻以阻尼振荡。③个别情况，在10kV及以下电压等级母线上装设一组三相对地电容器，或利用电缆代替架空线段以增大对地电容，避免谐振。三、铁磁谐振过电压5.3电力系统谐振过电压解决办法：④特殊情况下，可将系统中性点临时经电阻接地或直接接地，或投入消弧线圈，也可按事先规定投入某些事先规定的线路或设备以改变电路参数，消除谐振过电压。三