铁磁谐振 传递、PT饱和ppt课件.ppt

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1、谐振过电压-传递过电压,传递过电压,当系统中发生不对称接地故障或断路器不同期操作时，可能出现明显的零序工频电压，通过静电和电磁耦合在相邻输电线路之间或变压器绕组之间产生工频传递现象若与接在电源中性点的消弧线圈或电压互感器等铁磁元件组成谐振回路，还可能产生线性谐振或铁磁谐振传递过电压,绕组间的传递过电压,在系统不正常时，中性点不接地变压器产生的中性点位移电压，即工频零序电压，通过绕组之间电容传递到低压侧，使整个低压系统的对地电位提高,C0：包括发电机、母线和变压器低压绕阻在内的每相对地电容,静电传递回路,例：额定电压为66/10kV的变压器,低压侧每相对地电容：断路器闭合时：C0=6500pF断

2、路器断开时：C0=1500pF变压器高、低压绕组的互电容： C12=2000pF,当高压侧发生单相接地故障时，零序电压等于相电压,低压侧断路器断开,低压侧未接电压互感器 C0 值较小，传递电压很高，将会出现三相对地电压的不平衡，一相低两相高，继电保护可能发出“接地”信号，即所谓“虚幻接地”现象，例中10kV侧的传递过电压,是低压侧额定电压的2.03倍，而断路器闭合 (计及发电机的对地电容) 时，传递过电压,铁芯饱和，电感值减小，会出现 的状态，发生并联谐振，U0 全部加在低压侧，铁芯更加饱和，3C0与L并联后等值为电感，直至该电感与 C12 组成串联谐振 （铁磁谐振）,正常运行时接近空载状态，

3、且 ，并联后的等值电容很小，传递过电压很高,低压侧接有电压互感器,低压侧断路器断开,在上例中，10kV侧接有电压互感器,设：互感器励磁阻抗为线性 每相阻抗值 Xm=500k ，则 XL=Xm / 3=167k 电容的阻抗X3C0=1/3C0=163k,传递过电压,满足 XL X3C0 ，并联后等值电容为467pF,达到10kV侧额定相电压的5.36倍，接近并联谐振（U0=66/1.732=38.1kV）,U2=30.9kV,满足产生铁磁谐振的条件：,在上例中，10kV侧接有电压互感器,如考虑互感器饱和的励磁特性,低压侧断路器合闸 -消弧线圈接入,消弧线圈过补偿运行，3C0与L并联后的等值阻抗为

4、感性，与C12 组成串联线性谐振回路，传递过电压严重威胁发电机的绝缘，其谐振条件为,消弧线圈欠补偿运行， 3C0与L并联后的等值阻抗为容性，电容传递回路，传递过电压比过补偿低，脱谐度越小等值电容越小，在低压侧出现的传递过电压越接近值U0，不会发生谐振现象,传递过电压的危害,可能产生谐振（线性或铁磁谐振）；可能出现传递过电压接近U0,传递过电压虽然不高，但与正序电压叠加的结果导致三相对地电压的不平衡，出现一相、二相、甚至三相电压同时升高的严重现象,所有的电压传递现象，不论是否引起谐振，都是把一个电压等级系统的零序电压传递到另一电压等级系统。在后一系统中造成“虚幻接地”现象，使系统中的电压互感器测

5、到零序电压，并发出接地指示,装有消弧线圈时，应增大脱谐度，若要求限制传递至副方的电压不超过 ，在过补偿条件下，c 满足 ：,传递过电压的限制措施,避免产生零序电压是根本措施，如尽量使断路器三相同期动作，不出现非全相操作。对于110220kV的空载变压器，如其中性点不接地，在操作时应临时接地避免回路参数形成谐振 在低压侧未装消弧线圈和对地电容很小的情况下，低压侧加装对地电容（0.1F以上）即可限制电容传递过电压,平行线路间的传递过电压,在超高压线路上常采用单相重合闸装置，传递过电压在相间产生,健全相B、C的工作电压和负载电流通过相间互电容和互电感对A相产生静电和电磁感应，在故障点仍有一定数值的接

6、地电流，称为潜供电流,电弧瞬间熄灭后，同样由于相间的耦合作用，故障点立即出现恢复电压，增加了故障点自动熄弧的困难，致使自动重合闸失败,弧隙间的恢复电压,潜供电流的横分量 健全相B、C通过相间互电容C12经接地弧道注入大地的电流，称之为潜供电流的横分量,对于给定的长度的线路，Ix 、UA值不变，与故障点位置无关,潜供电流的纵分量,由B、C相负载电流通过互感M产生的电磁感应电动势：,互电势、故障相对地电容、故障点的接地弧道构成一个回路，提供潜供电流的纵向分量互电势与线路长度成正比，潜供电流的纵分量的大小及方向与故障点位置有关，恢复电压也如此,潜供电流中电磁分量较弱，主要是静电分量潜供电流和恢复电压

7、太大，会使电弧发生重燃而延迟灭弧，或者不能最终灭弧。这是确定单相重合闸的停电间隔时间，甚至是能否采用单相重合闸的关键问题,500kV输电线路有无电抗器补偿时潜供电流与可能自灭时间（90%）,无电抗器补偿时潜供电流与可能自灭时间,有电抗器补偿时潜供电流与可能自灭时间,限制措施,在导线间加一组三角联接或星形联接、中性点不接地的电抗器，补偿相间电容C12的作用，使潜供电流的横分量及恢复电压趋于零,在线路两端各加一组星形联接、中性点接地的电抗器，补偿导线对地电容，使潜供电流的纵分量回路阻抗趋于无穷大，潜供电流的横分量趋于零,实际中，将上述两组电抗器合并为一组中性点经小电抗接地的星形联接电抗器,谐振过电

8、压-电磁式电压互感器铁芯饱和引起的过电压,电磁式电压互感器铁芯饱和引起的过电压,在电网出现某些扰动，如电压互感器的突然合闸、瞬间单相弧光接地使健全相电压突升至线电压、故障相接地消失时可能有电压的突然上升，在这些暂态中的涌流使电压互感器三相电感饱和，且饱和程度不同，电网三相对地阻抗明显不同，出现较大的工频位移电压，也可能激发起谐波谐振过电压,1、工频位移过电压产生机理,等值电路,电压互感器各相激磁电感为 LA、LB、LC ，各相导线及母线的对地电容为C0 ，并联后的导纳分别为YA、YB、YC,中性点绝缘系统带有Y0联接的电压互感器的三相电路,正常运行时，互感器励磁感抗L很大，电网对地阻抗是以导线

9、对地电容C0的容抗1/C0为主，三相基本平衡，电网中性点对地电压E0很小，接近零,中性点电位偏移,系统受到扰动 ， ，则,第一种：三相有不同程度的饱和，但各相仍为容性导纳，CA、CB、CC 表示并联支路的等值电容,出现一相或两相电压升高的现象，但电压升高不会超过线电压,O在电压三角形之内,第二种：一相因严重饱和而导纳呈感性，其余两相仍为容性。设A相饱和，等值电感为L，B、C两相等值电容为CB=CC=C,O偏移至电压三角形之外,造成一相（饱和相）电压升高的现象,、 同相，且 ，,，E，发生谐振，其实不会。C上电压升高到一定值，C 转为L,第三种：两相因严重饱和而导纳呈感性，一相仍为容性。若A相互

10、感器不饱和，其等值电容为 C，B、C 两相等值电感为 L,造成两相（饱和相）电压升高，不饱和相电压降低-虚幻接地,O偏移至电压三角形之外,、 反相，且,第四种：三相均因严重饱和而呈感性，情况与三相呈电容性相似，中性点O不会偏移至电压三角形之外。三相电压将不会同时升高，至少有一相电压是降低的，该相电感就无法达到使导纳呈现感性的饱和程度 在系统中曾测得三相工频电压同时升高超过线电压的情况。这可能是由于中性点存在对地电容引起的,无论哪一种情况，中性点位移电压都属于工频零序电压运行经验表明，当电源只带电压互感器的空母线合闸时，最容易产生工频位移电压实测及运行经验表明，系统中电压互感器饱和过电压多数属于

11、第三种情况，两相对地电压接近线电压，一相对地电压接近零，中性点位移电压接近相电压，相当于单相接地-”虚幻接地“,等效原理-单相等值电路,以两相饱和为例，以A相等值等值电容作为单相电路的负荷，将其余部分化作等值电压源,相当于L、C串联谐振回路，当 时，回路似乎发生谐振，其实不然,对于第一种情况，相当于电容分压电路,等效原理-单相等值电路,和 均是 的函数，谐振时， 上的电压升高，其并联的L将迅速饱和，自动将支路转化为为感性，串联谐振回路也随之消失,2、谐波谐振过电压,正常运行中，三相电源中不存在谐波分量，但在过渡过程中，可“激发”产生分频或高频谐振线路很长，或者互感器的励磁电感很大，回路自振频率

12、0很低，有可能产生分频谐振，通常为1/2次谐波线路很短，或者互感器的励磁电感很小（如铁芯质量差或电网中有很多台电压互感器），0 很高，可能出现高频谐振电源中性点位移电压仍是零序性质。以上分析中的等值电路仍适用，但不能用矢量图的计算方法，采用不同频率分量有效值的合成方法,电路中的能量是电感元件的非线性效应将工频电源能量转化为谐波能量而提供,UO ：中性点位移谐波电压有效值 E ：工频电源相电势有效值 U ：三相对地电压的有效值：,产生电压互感器饱和过电压的必要条件电压互感器一次绕组中性点直接接地电网电源中性点对地绝缘具有一定的外界“激发”条件过电压特点对地绝缘的电网中性点位移电压使相对地出现过电

13、压电网中性电位移电压可以是基频，也可以是分频或高频都有,总 结,3、限制措施,改变参数，不发生位移电压（铁磁谐振）的条件,阻尼，在互感器的零序回路中投入阻尼电阻既不影响互感器的正常运行，又可达到消除谐振的目的,每相电压互感器在线电压下的励磁感抗,消除饱和过电压所需R0的上限值，分频谐振的要求值最小，工频位移次之，高频谐振最大。经验值为,3、限制措施,在互感器开口三角绕组端口接电阻,与3C0并联，当中性点有位移电压 ，开口三角绕组端口出现电压U0 ，R0 将消耗能量，R0 值愈小，消耗能量愈多，限制和阻尼谐振的作用愈明显,阻值过小的R0长期接在开口三角绕组上，会使互感器过热而烧毁,3、限制措施,

14、电阻瞬间接入-消谐器，当系统中性点位移电压超过一定数值时，过电压继电器将小电阻 R0 接入，然后自动切除。根据开口三角绕组电压的大小和频率，投入相应的电阻 对电压较低的电网，在开口三角绕组长期接入一定功率的白炽灯炮，利用钨丝电阻在由冷转热状态下电阻变大的性能，即达到消谐目的，又满足互感器热容量的要求 35kV，接入5001000W的灯泡 610kV，接入200 600W的灯泡,防止电压互感器过热，可做两种改进,电压互感器高压侧中性点经电阻 R0 接地,R0 与3C0串接，值愈大，阻尼作用愈大，限制过电压效果愈好，但阻值过大，当电网出现单相接地时，大部分零序电压降落在电阻上，开口三角绕组电压将太

15、低，影响保护装置的动作,3、限制措施,对于635kV电网，可取2030k。另外，需考虑R0 的热容量、沿面湿耐压,取值一般原则：,3、限制措施,电压互感器低压侧中性点经大电容接地,动作顺序 特点能够正确区分铁磁谐振与单相接地或弧光接地，有选择的短接互感器开口三角绕组中性点接大电容，不会像接电阻那样危及互感器中性点绝缘,低压侧每相绕组两端并接双极性的整流电路 C ：1001000F,江苏东元变电所发生操作过电压的分析与对策,故障经过 原因分析：一是35kV母线压变产生铁磁谐振过电压；二是变压器绕组耦合电容传递过电压 采取的措施,江苏东元变电所发生操作过电压的分析与对策,在主变10kV母线桥上每相

16、装一只约0.4pF的电容器，补偿过电压发生时的3C11电容量的不足在10kV母线压变一次侧星接中性点接入一只西安电瓷研究所生产的RXQ一10型消谐器,在35kV母线压变一次侧星接中性点接入一只碳化硅材料烧制的非线性电阻，主要用于阻尼中性点不接地系统电压互感器的铁磁谐振,思考题,1试分析当互感器铁芯出现下面两种情况时，电网的中性点位移电压、各相对地电压。 1) 因严重饱和而导纳呈感性，其余两项仍为容性 2) 三相均因严重饱和而呈感性2某35Kv电磁式电压互感器，在线电压下的高压侧励磁电抗为2M，高压绕组和开口三角绕组的变 比为 ，计算在开口三角绕组端口上应加多 大的电阻才能抑制铁磁谐振的产生？,中性点直接接地系统，电源中性点直接接地，电压互感器绕组分别与各相电源联结，因此不会产生中性点位移电压电压互器接在空载母线上，其他出线均已切除，看教材第175页，图7-19。电压互感器的激磁电感L和断路器的均压电容C1及母线对地电容C2构成串联谐振回路，可以是基波铁磁谐振，也可以是分频（1/3次）铁磁谐振,中性点经消弧线圈接地系统，由于消弧线圈的电感远较电压互感器的激磁电感为小，零序回路中的电感参数主要由消弧线圈决定，并且相对固定了中性点电位，即使电压互感器的激磁电感发生变化，也不会发生铁磁谐振,