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    電壓互感器鐵芯飽和諧振過電壓的分析

    作者:威博特鐵芯   發布時間:2019-03-30 15:01:38 瀏覽次數:
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        對于內部電壓互感器鐵芯飽和諧振過電壓現象,許多變電工作人員缺乏理性認識,由于飽和諧振過電壓嘗嘗發生在外部條件的激發下,因此高壓熔斷器熔斷、互感器噴油冒煙、油開關壁管閃絡等事故,都認為是外部原因造成的,從而把內部過電壓造成的事故誤判為外部過電壓事故。猶豫判斷失誤,也就不可能找到正確的預防措施。
     
    1、鐵芯飽和諧振過電壓產生的原因
      鐵芯飽和諧振事故實例:
        某變電所接線圖如圖1所示。正常運行時,1#變帶10kV I段母線,2#變帶II段母線,10kV母聯開關12斷開;1#變停運時,合12開關,由2#變向10kV I、II母線供電,約半小時后,10kV系統A相接地,現地的電壓表選測指示:Ua=0,Ub和Uc均指示11kV。PT柜上有接地信號繼電器動作、接地白燈亮。按照運行規程,運行帶接地故障運行2h,運行人員發現母線電壓互感器噴油冒煙,經判斷后,拉出PT柜,在操作時,電弧造成母線相間短路,2#變斷路器跳閘,燒毀電壓互感器13臺。
    鐵芯飽和諧振事故實例
    2、事故原因分析
        網絡接線圖和等值圖如圖2所示,Ea、Eb、Ec為三相對稱電源電勢,L1、L2、L3為電壓互感器激磁電感。C0為相導線和母線的對地電容,Z1為負載阻抗。在正常情況下,對于6kV~35kV系統來說,其負荷均為三相負荷,不存在相負荷的問題,故三相負載是相同的,各相對地的電容是相等的,各項的電壓是對稱的。
    鐵芯飽和諧振事故原因分析
        在不接地系統,當發生單相接地,電壓的大小和相位維持不變,所以對負載沒有任何影響,等值圖簡化見圖3。
    鐵芯飽和諧振事故原因分析
        電壓互感器激磁電感為L1=L2=L3,C0與L并聯后的導納分別為Y1、Y2、Y3,故Y1=Y2=Y3,電網中性點的電位為零,此時鐵芯不飽和,ωL>1/ωC0,即電容電流大于電感電流,相當于一個等值電容C'0,三相均一樣。
        由于鐵芯電感線圈是一個非線性電感元件,當加在線圈上的電壓增加,使通過線圈的電流增大時,激磁電感值由于鐵芯飽和而不斷下降,所以某種原因線路中A相發生間歇性單相弧光接地,使得相B和相C電壓升到線電壓,致使互感器中兩相的激磁電流幾句增大而發生飽和,磁電感相應減少,這時,B相和C相的ωL<1/ωC0,電感電流大于電容電流,L與C0并聯后相當于一個等值電感L,而A相仍保持一個等值C0。如圖4所示,于是三相導納就不對稱了,三相對地負荷變的不平衡,電網的中性點不再是地電位,而產生了位移電壓U0。
        即:Uo=一(EaYa^+EbYb+EcYc)/(Ya+Yb+Yc)
        鐵芯飽和諧振事故原因分析
        這時B、C相位電感性導納:Yb=Yc=-1/jωL',結果感性導納與容性導納互相抵消,使總導納Ya+Yb+Yc顯著減少,位移電壓U0大大增加,如果參數配合不當,恰好使總導納接近于零,就產生了串聯諧振現象。產生過電壓和過電流。前述母電壓互感器噴油冒煙,互感器燒損,就是過電流所致,如果在此時,電壓互感器在斷口處產生弧光,造成母線相間短路,就會造成全場失電事故發生。
        飽和諧振可以有幾種激發條件造成。雷雨期間,因雷擊或風雨造成線路發生弧光,接地是遇到的激發因素。此外,有時在電源對只帶電壓互感器的空母線突然閉合閘,系統運行方式的突變,負荷發生較大的波動等情況時也會激發起諧振。所有的外界因素干擾致使電壓互感器鐵芯飽和,導致鐵芯內部諧振過電壓。
        串聯諧振過電壓會產生很高的過電壓和過電流,實驗測量證明, 電壓互感器飽和過電壓可高達3.5倍相電壓,過電流值可高達100%額定電流值。
        造成電壓互感器飽和諧振的原因,主要是鐵芯質量低,使用低質硅鋼片,使鐵芯工作點接近飽和區,裝有激磁特性高飽和的電壓互感器的電網的匹配和諧振電源,表1列出了通過計算和模擬實驗所得的有關參數。10kV架空對地電容按0.04A/km估計,電纜接地電容電流取1.6A/km,并考慮變電所設備使得總的對地電容增值15%,電壓互感器的激磁感抗,可由實測伏特曲線求得。
    鐵芯飽和諧振事故原因分析
        從表1可見,無論10kV I、II段母線單獨運行或并聯運行,Xc/Xm>0.01,均處于諧振范圍內,只要具備激發條件,就會產生鐵芯諧振現象。
        

     




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