互感器铁磁谐振对PT的损害及针对铁磁谐振的消谐措施

互感器铁磁谐振对PT的损害及针对铁磁谐振的消谐措施

毛敬伟 谭锋 河北省邯郸电力设备厂 (056004)

【摘要】 本文从理论上阐述了铁磁谐振过电压的产生机理及对互感器的损害，并提出了消谐措施。

【关键词】 1 压降 铁磁谐振 电压互感器 损害 消磁措施

此主题相关图片如下： ,电感压降 UL =I·ω L。 由于与 Uc 和 UL 反向，所以 此主题相关图片如下： 式中 Uc--电容压降 UL--电感压降 I--线路电流 E--电源电压 L--电感量 C--电容量 ω --2π f

图1 串联铁磁谐振电路特性曲线

由于铁磁电感具有非线性特征，求解这一电路采用图解法。图 1 表示 UL-I、Uc-I 的伏安特性。可以看出，Uc-I 是一条斜直线，而 Uc-I 具有铁磁饱和的特性，它们相交于 e 点。图中同时画出Δ u 与 I 的关系曲线，它和 E 直线相交于 a1,a2,a3 三点，在三个点上，E= Δ u 时，称为平衡点，即电路可能的工作点。由图可知，电源 E 没有 足够大扰动，则电路便稳定工作在 a1 点，电感和电容上的电压分别为 和，且 ，故 电路呈感性，这时电流较小，电路处于非谐振状态。但 由于 10kV 配电系统大多采用中性点不接地方式运行，其线路(尤其是 电缆出线)对地存在分布电容，当系统运行正常时，各相电压互感器的 感抗相等，中性点电压等于零。但如果当线路因断线、雷击或其他原 因而产生单相接地故障时(如 A 相),接地相对地电压降到接近于零， 而非故障相对地电压上升倍，导致严重的中性点位移，中性点对地电 压升高，系统的稳定性和对称性遭到破坏。 另一方面由于中性点不接地运行方式的主要特点是单相接地后， 允许维持一定的时间，一般为 2h,不致于引起用户断电。但随着中压 电网的扩大，出线回路数增多、线路增长，中压电网对电容电流亦大 幅度增加，在发生单相接地故障时，其接地点电阻较大且接触不良， 因而在接地点出现瞬燃瞬熄的电弧放电，从而造成电压瞬高瞬低，同 时引发电能、磁能的振荡。 单相接地时接地电弧不能自动熄灭，必然产生弧光过电压，一般 为 3~5 倍相电压甚至更高，致使电网中绝缘薄弱的地方放电击穿，并 铁磁谐振过电压产生的机理在最简单的带铁芯电感 L 和电容 C 与电源 E 的串联回路中，电容会发展为相间短路造成设备损坏和停电事故。 对于全部(或大部分)是电 缆出线的电网，网络的电容电流会更大，单相接地后电弧不能自行熄 灭， 产生的弧光过电压可能导致相间短路而电缆"放炮"。 所以当线路发 生单相接地故障时，就会使电源电压瞬间升高，工作点越过Δ U-I 曲 线的最高点达到 a2 点，但 a2 点并不是稳定工作点，因为电路中电流 一旦偏离 a2 点而增大时，电源电势 E 便大于Δ U,使回路电流 I 继续 增大，这使带铁芯电感更加饱和，L 值进一步下降，I 随之增加，达到 串联谐振点 e 点， e 点ω L=1/ω C, 在 理论上此时过电压将趋于无穷大， 但 e 点也不是稳定工作点，随着电流激增 L 将继续减少，电路就自动 偏离谐振条件而跃变到新的稳定工作点 a3 为止，此时，虽然工作点已 偏离理论上的谐振工作点 e,但这时电流已经很大， 、 都很高，所以 我们说电路仍处于谐振状态。此时由于 ，电路呈容性。从以上分析可 以看出，所谓铁磁谐振就是由于铁芯饱和而引起的一种跃变过程，由 于 a1 点到 a3 点的跃变，使电路由原来的感性状态转变为容性状态， 电路相位发生 180°反转。 通过以上对串联铁磁谐振电路的分析，我们就能够明白，当线路 发生单相接地时，两相电压瞬时升高，三相铁芯受到不同的激励而呈 现不同程度的饱和，电压互感器的各相感抗发生变化，各相电感值不 相同， 中性点位移产生零序电压。由于线路电流持续增大，导致电压互 感器铁芯逐渐磁饱和，其电感迅速减小，当电感降到满足ω L=1/ω C 时，即具备谐振条件，从而产生谐振过电压。在发生谐振时，电压互 感器一次励磁电流急剧增大，使高压熔丝熔断。如果电流尚未达到熔 丝的熔断值，但超过了电压互感器额定电流，长时间处于过电流状况 下运行，必然造成电压互感器烧损。 2 (1) (2) (3) (4) (5) (6) 消除铁磁谐振的技术措施 选择励磁特性好的电压互感器或改用电容式电压互感器。 在同一个 10kV 配电系统中，应尽量减少电压互感器的台数。