諧振過電壓

諧振過電壓

諧振過電壓指電力系統中一些電感、電容元件在系統進行操作或發生故障時可形成各種振蕩迴路,在一定的能源作用下,會產生串聯諧振現象,導致系統某些元件出現嚴重的過電壓。

分類


(1)線性諧振過電壓:諧振迴路由不帶鐵芯的電感元件(如輸電線路的電感,變壓器的漏感)或勵磁特性接近線性的帶鐵芯的電感元件(如消弧線圈)和系統中的電容元件所組成。
(2)鐵磁諧振過電壓:諧振迴路由帶鐵芯的電感元件(如空載變壓器、電壓互感器)和系統的電容元件組成。因鐵芯電感元件的飽和現象,使迴路的電感參數是非線性的,這種含有非線性電感元件的迴路在滿足一定的諧振條件時,會產生鐵磁諧振。
(3)參數諧振過電壓:由電感參數作周期性變化的電感元件(如凸極發電機的同步電抗在Xd~Xq間周期變化)和系統電容元件(如空載線路)組成迴路,當參數配合時,通過電感的周期性變化,不斷向諧振系統輸送能量,造成參數諧振過電壓。

限制措施


(1)提高開關動作的同期性:由於許多諧振過電壓是在非全相運行條件下引起的,因此提高開關動作的同期性,防止非全相運行,可以有效防止諧振過電壓的發生。
(2)在並聯高壓電抗器中性點加裝小電抗,用這個措施可以阻斷非全相運行時工頻電壓傳遞及串聯諧振。
(3)破壞發電機產生自勵磁的條件,防止參數諧振過電壓。
系統發生諧振時,在諧振電壓和工頻電壓的作用下,PT鐵芯磁密迅速飽和,激磁電流迅速增大,會使PT繞組嚴重過熱而損壞(同一系統中所有PT均受到威脅),甚至引起母線故障造成大面積停電。因此對發生諧振時,如何快速消除諧振是保證設備安全運行的關鍵。

條件特點


在中性點不接地電力系統中,由於電磁式電壓互感器(TV)激磁特性的非線性,當電壓發生波動使網路中電抗接近容抗時,便產生諧振過電壓。特別是遇有激磁特性不好(易飽和)的TV及系統發生單相對地閃絡或接地時,更容易引發諧振過電壓。輕者令到TV的熔斷器熔斷、匝間短路或爆炸;重者則發生避雷器爆炸、母線短路、廠用電失電等嚴重威脅電力系統和電氣設備運行安全的事故。

諧振分類


6kV中性點不接地系統的諧振分基波諧振、高頻諧振和分頻諧振三種,諧振一般由接地和激發產生,根據運行經驗,當向僅帶有電壓互感器的空母線突然充電時易產生基波諧振;當發生單相接地時易產生分頻諧振,特別是單相接地突然消失(如拉路)時易激發諧振。發生諧振時,相間電壓不變,電壓互感三角會出現諧振頻率電壓,中央信號會報“系統單相接地”信號,若不仔細分析其電壓變化,會誤認為是系統單相接地故障,對於沒有裝設消弧線圈的變電站,快速消除諧振更為重要,下面對三種諧振現象進行一一分析:
1、基波諧振:發生基波諧振時,相對地電壓有以下兩種現象:
2、一相電壓下降(不為零),兩相電壓升高超過線電壓或電壓表頂表;
3、兩相電壓下降(不為零),一相電壓升高或電壓表頂表;其相對地電壓的過電壓小於或等於3倍相電壓。
4、高頻諧振:發生高頻諧振時,其相對地電壓的過電壓小於或等於4倍相電壓,三相對地電壓一起升高,遠遠超過線電壓或電壓表頂表。
5、分頻諧振:發生分頻諧振時,三相對地電壓依相序次序輪流升高或同時升高,並在(1.2~1.4)倍相電壓間做低頻擺動,大約每秒一次。

諧振處理


對於我們現在6kV不接地系統來說,主要是投入消弧線圈和改變運行參數,一般投入消弧線圈都能消除諧振,對於發生基波和高頻諧振,只要消諧器可靠動作,也能消除諧振,但對於分頻諧振具有零序性質,一般消諧器無法消除諧振,投切三相對稱負荷不起作用,對於未裝設消弧線圈,因此根據實際情況,可按以下方法處理:
1、基波或高頻諧振的處理:
1)有運行電容器時,切除運行電容器;沒有運行電容器時,投入一組電容器;
2)以上措施無法消諧時,切除該母線所有電容器,向調度申請切除部分饋線,最好是先切長線路。
2、分頻諧振的處理:
1)切除該母線所有電容器;
2)諧振仍無法消除時,向調度申請切除該母線上的線路,直至諧振消除;
3)若所有線路全部切除后仍無法消諧,向調度申請切除變低開關,將母線停電;
4)恢復母線及線路送電。