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不接地系统产生谐振的原因及措施

来源:美端电气   发布时间:2018-12-31 09:15


    摘要:在实际的变电运行(Windows)治理中,有时由于中性点不接地系统的线路发生单相接地或单相接地消失的瞬间,经常造成电压(voltage)互感器一次侧熔断件熔断。或者是在进行正常的倒闸操作中,通过投入空载母线时,往往发现母线电压指示不正常或出现接地信号,但却没有发生明显的接地迹象,主要是由于电压互感器的铁磁谐振造成的。直流系统接地故障测试(TestMeasure)仪以系统安全(safe)为首要前提,按行业标准的高要求,以可靠的低频信号方式进行检测,并在现场进行了大量的实际应用,对系统无任何影响。
    这种情况(Condition)经常会使值班人员误判为电压互感器故障(fault)或是变电所内母线系统发生接地故障,分析:
    1 在中性点不接地系统中,虽然电源侧的中性点不直接接地,但电压互感器的高压侧中性点是接地的,若Ca,Cb,Cc为各回线路(包括电缆(Cable)出线和架空线路)三相对地的等值电容,而La,Lb,Lc则为母线电压互感器的一次侧三个线圈(winding)的对地阻抗(忽略其线圈电阻),假设系统发生单相接地(如A相)。电压互感器的铁心线圈相当于与电容器并联,构成了可能产生谐振的并联电路(parallel connection)(Electric circuit),由于相对地电压升高倍,有可能使得电压互感器的铁心出现饱和或接近饱和,阻抗变小,电路中出现容抗和阻抗相等的情况,从而产生了并联谐振,此时互感器一次侧的电流大,这样有可能使电压互感器的高压侧熔断件熔断,或者烧坏电压互感器。此种情况往往在变电所投产初期(线路出线回路少)不是很明显,但随着线路出线回路的增多(各回线路对地的等值电容量增大,容抗增大)出现谐振的情况较多。
    2 倒闸操作时,由于电压互感器的谐振而造成母线电压不平衡。此种情况往往是在设备进行关合空载母线时发生,当系统,投入501断路器(circuit-breaker),由于10kV母线处于空载状态,等值电路中L是电压互感器一次线圈(winding)的电感,C是各相母线对地电容,由于电压互感器的中性点是接地的,且各相对地电容的一端也是接地的,在正常情况下,三相电容是对称的,但当用501断路器向10kV母线充电时,就存在着以下两种情况:
  ①由于合闸瞬间的三相触头不同期性,此时慢接触的一相在触头间相当于串联上一个电容(如A相)。串联谐振在电阻、电感及电容所组成的串联电路内,当容抗XC与感抗XL相等时,即XC=XL,电路中的电压u与电流i的相位相同,电路呈现电阻性,这种现象叫串联谐振。当电路发生串联谐振时电路的阻抗Z=√R^2 +(XC-XL)^2=R,电路中总阻抗最小,电流将达到最大值。当电容的容抗等于互感器的感抗时即产生谐振,但该状态下只是使中心信号装置(device)的电铃响了一下,仪表摆动一下,但随着操作的完成该现象随之消失。
  ②由于合闸过程中产生操作过电压(voltage),此时假设断路器在合闸操作过程中A相出现过电压,则有可能使A相电压互感器铁心出现饱和,使A相电压互感器线圈感抗变小,从而三相的总阻抗出现不平衡,使电压互感器的中性点对地电压发生位移现象。
    3 消除铁磁谐振的措施和方法
   
  (1) 采用质量(Mass)好,技术性能优,铁心不易饱和的电压互感器。变频串联谐振耐压装置采用了调节电源的频率的方式使得电抗器与被试电容器实现谐振,在被试品上获得高电压大电流,是当前高电压试验的一种新的方法和潮流,在国内外已经得到广泛的应用。
   
  (2) 提高断路器的检修质量(Mass),确保合闸操作(operate)的同期性,减少操作过电压。
   
  (3) 必要时可采用改变操作顺序,以避免操作过程(process)中产生谐振的条件。
   
  (4) 对在空载母线的充电中产生的谐振,可以采用投入空载线路的方法,以改变其谐振的条件。
   
  (5) 传统采用消谐的措施(指针对问题的解决办法)是在电压(voltage)互感器的开口三角侧接上一个灯泡,该方法属于较为原始的方法,随着系统容量(Capacity)的增大和电缆线路的增加,实践运行表明该方法的消谐效果(effect)不是很明显。变频串联谐振耐压试验装置由变频电源、励磁变压器、高压电抗器和电容分压器组成。 被试品的电容与电抗器构成串联谐振连接方式;分压器并联在被 试品上,用于测量被试品上的谐振电压,并作过压保护信号;调频功率输出经激励变压器耦合给串联谐振回路,提供串联谐振的激励功率。
   
  (6) 另一种方法是采用在电压互感器二次侧的开口三角上加装一种可控硅(silicon)多功能消谐装置的方法,但该方法需要采用外加交流电源,有时由于装置的电子器件发生短路也会目前使用的另外一种消谐装置是在电压互感器的一次侧中性点上串接LXQ型非线性电阻,以限制其产生谐振的方法,由于该方法具有安装(ān zhuāng)简便、结构简单、消谐效果(effect)明显的特点,目前得到广泛(extensive)的应用,具有较高的推广使用价值。
    4 结束语中性点不接地系统(system)发生谐振的直接因素是系统过电压,其根本原因是电压互感器出现饱和,造成互感器的感抗改变,至于采用何种消谐方法(method),应该根据实际情况,结合系统的运行(Windows)方式,分别采取措施(指针对问题的解决办法),以达到预期的目的。