水暖之家讯:结合6~35kV中性点绝缘电力系统运行中电压互感器爆炸的事故,阐述引起电压互感器发生爆炸的元凶之一谐振及其产生的机理,消谐的应对措施。
引言:电磁式电压互感器广泛应用于中低压的电力系统中,在6~35kV的中压配电网中,由于普遍采用中性点非有效接地方式,过电压现象出现的概率比较大,而系统过压最易引起电压互感器产生谐波高压,过电压过电流导致电压互感器绝缘破坏,最终使电压互感器烧毁和爆炸。下面就来分析下谐振引起过压过流的机理及应对的措施。
1 电磁式电压互感器谐振产生的机理
长期以来,我国6~35 kV的电网系统均普遍采用中性点绝缘系统,为了监视三相对地电压,需采用接地电压互感器,一般采用三台单相电磁式电压互感器接成三相组的方式(如图1),La、Lb、Lc为各相对地励磁电感,与母线对地等值电容(Ca、Cb、Cc)组成LC谐振回路;电磁式电压互感器的电感是非线性的,这种谐振回路为非线性 谐振回路。
图1. 接线等效电
系统正常工作时,Ea=Eb=Ec=U, Uo=0,电压互感器铁芯不饱和,因电压互感器有较高的励磁阻抗,电容电流大于电感电流,感抗远大于容抗,电路不具备谐振条件。 当A相发生接地故障时,B相、C相电压突然升高为根号3U,此时假定互感器两相铁芯受到不同的激励而呈现不同程度的饱和,互感器励磁阻抗下降,以至电感电流大于电容电流,使B、C相对地电感变成等值电感L",而A相对地仍保持对地等值电容C", 形成LC串联谐振回路。A相接地后,三相对地导纳失去对称性,电源的中性点Uo不再为零,出现零序电压。
由(2)式可看出,当时则U0无穷大,即要发生谐振,这也意味着只有当电压互感器的感抗与线路容抗在一定比例下,谐振才会产生;且会随XC/XL的比值的大小产生分频、基频、高频谐波谐振。根据H.A.Peterson谐振曲线(见图2)可以看出 ,当XC / XL<0.01时,谐振不易发生,当0.01≤XC / XL≤0.1时,会发生分频谐振,而且起振电压很低;当0.1≤XC / XL≤1时会发生工频谐振(基波),XC / XL≥1时进入高频谐振区。
图2. 彼德逊曲线谐振区域图
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