基于ATP_EMTP的PT铁磁谐振与消谐措施研究
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电磁式电压互感器引发铁磁谐振原因及消谐措施分析近年来,在35kV及以下中性点不接地系统中,电磁式电压互感器饱和引发的铁磁谐振过电压,熔断压变熔丝,烧毁电压互感器,甚至是系统事故案例恨多。
那么,一起了解下系统中的电压互感器有什么作用?电压互感器主要是用来给测量仪表和继电保护装置供电,用来测量线路的电压、功率和电能等,对电力系统很重要。
根据电压互感器行业市场运行的数据现状,了解到配电网电压互感器使用类型占比如下图。
由于电磁式电压互感器存在铁芯,在励磁特性曲线中,当施加的励磁电流增加,而激励出电压值增加幅度较小或不变,出现拐点。
即随着励磁电流的增加,激励出的电压变化很小或不变(在这过程中电感是下降),称为PT的饱和特性。
电压互感器的空母线突然合闸、系统发生单相接地故障。
在这两种情况下,电压互感器一次电流都会出现很大的励磁涌流;使电压互感器一次电流增大60倍左右,造成电压互感器饱和,从而诱发电压互感器产生过电压。
电压互感器发生铁磁谐振时系统的线电压指示不变,还可能引起其高压侧熔断器熔断,造成继点保护和自动装置的误动作,不仅会给电压互感器造成损害,严重时还可能影响电网安全运行。
通常情况下发生铁磁谐振时会产生以下危害:(1)在一次熔断器尚未熔断时;可能使电压互感器烧毁。
(2)在一次熔断器熔断时,则无法读取系统的正确电压值。
系统发生铁磁谐振,通常采用以下消除措施:(1)当只带电压互感器的空载母线产生基波谐振时;应立即投人一个备用设备,改变电网参数,消除谐振。
(2)当发生单相接地产生电压互感器分频谐振时,应立即投人一个单相负荷。
由于分频谐振具有零序性质,故此时投人三相对称负荷不起作用。
(3)铁磁谐振造成电压互感器一次熔断器熔断或电压互感器烧毁,应加装KLMP系列流敏型消谐器和KLMP系列微机消谐装置,消除铁磁谐振,使电压互感器的正常运行。
综上可知,35kV及以下中性点不接地系统中,选用全绝缘电磁式电压互感器加装KLMP系列流敏型消谐装置,有效防止铁磁谐振过电压,确保设备安全运行。
配电网铁磁谐振及其消谐方法研究发表时间:2020-09-23T02:33:18.134Z 来源:《河南电力》2020年4期作者:王博1 石家炜2[导读] 铁磁谐振过电压是中性点不接地配电网系统中一种常见现象。
文中论述了不同类别铁磁过电压的产生机理,介绍了相关特点,提出了抑制铁磁振荡的方法。
(1.南方电网能源发展研究院广东省广州市 510000;2..重庆大学重庆 400044)摘要:铁磁谐振过电压是中性点不接地配电网系统中一种常见现象。
文中论述了不同类别铁磁过电压的产生机理,介绍了相关特点,提出了抑制铁磁振荡的方法。
关键词:中性点不接地系统;铁磁谐振;过电压;消谐措施Abstract:Ferromagnetic resonance overvoltage is a common phenomenon in neutral point ungrounded distribution network systems. This paper discusses the generation mechanism of different types of ferromagnetic overvoltage,introduces related features,and proposes methods to suppress ferromagnetic oscillation.引言在中性点不接地配电网系统中,通常装设铁磁式电压互感器(以下简称PT)监测母线电压。
若经大扰动或操作,PT的非线性铁芯会产生单相或三相共振回路,形成中性点偏移,产生谐振过电压,较易引发PT事故。
因此,研究PT谐振的各类发生机制与消谐措施方式的分析十分重要。
1 配电网铁磁谐振分析1.1 铁芯谐振产生原因电力系统中包含许多电感和电容元件,电感元件包括电力变压器、互感器、发电机、消弧线圈以及线路导线等;电容元件包括线路导线对地电容、补偿串并联电容等。
电压互感器的铁磁谐振及消谐措施分析对电压互感器铁磁谐振产生的危害、原因、现象进行阐述,提出了各种有效的电压互感器消谐措施,并对其原理和优缺点逐一进行分析、比较。
标签:电压互感器;铁磁谐振;消谐1 概述电力系统是一个复杂网络,其中存在着许多感性或容性的元件,电感元件包括发电机、变压器、消弧线圈、电抗器、电压互感器等,电容元件包括输电线路、电容补偿、高压设备的杂散电容等。
各种电感、电容元件在电力系统中形成不同的LC振荡回路。
在正常工况下,电力系统稳定运行不会出现振荡。
在外界的激发条件下,比如进行某种倒闸操作或系统发生故障时,电网参数发生变化达到某种特定匹配,系统就可能发生谐振。
例如中性点不接地系统中,由电压互感器和线路对地电容之间、受电变压器和相间电容之间构成的振荡回路,在发生单相接地故障时都有可能激发谐振发生。
电压互感器这类带铁芯的电感元件,在正常工作电压下铁芯工作于线性区,磁通密度并不高,在过电压下铁心会迅速饱和,电感值随之减小,从而与电容匹配发生谐振,这时的谐振称作铁磁谐振。
铁磁谐振过电压可以在3~220千伏的任何系统中发生,特别是在35千伏及以下的电网中,很多内部过电压事故都是由铁磁谐振引起的。
铁磁谐振引起的过电压持续时间长,甚至可能长期存在,严重威胁系统安全。
2 铁磁谐振产生原因及现象电压互感器谐振回路是由电压互感器的非线性电感和电网对地电容构成的。
电压互感器带有铁芯,容易出现饱和现象,电感值会随着电流或磁通的变化而变化。
正常运行时,电压互感器的感抗很大,远大于电网对地电容的容抗,此时不具备谐振条件,系统保持稳定状态。
在外界的激发条件下,如单相接地故障突然消失、线路合闸、雷电冲击等,可能造成互感器励磁电感饱和,感抗降低,与电网对地电容匹配激发谐振。
由电压互感器铁磁谐振造成的过电压,因为不同的网络参数和外界激发条件,大致可分为三类:工频谐振过电压、高频过电压、分频谐振过电压。
发生工频谐振过电压时,其现象表现为两相(饱和相)对地电压升高,一相(非饱和相)对地电压降低,该现象类似于单相接地故障。
铁磁谐振及其抑制措施的研究与实际应用作者:李华刘帅钟国平来源:《机电信息》 2015年第30期李华刘帅钟国平(广东粤港供水有限公司,广东深圳518021)摘要:中性点不接地电网中,电压互感器的励磁特性导致铁磁谐振经常发生,严重影响了系统安全运行。
现对该现象产生的原因进行分析,并介绍一种简单、经济、安全的措施来抑制铁磁谐振,同时在实际运行中证明了该措施的可靠性。
关键词:电压互感器;励磁特性;开口三角;消谐电阻0引言电磁式电压互感器被普通使用于6~35kV不接地电网中,其励磁特性使得某些情况下易出现铁磁谐振现象,严重威胁了系统的安全运行。
1简化模型1.1系统等值电路模型太园泵站6kV系统为中性点不接地系统,采用单母分段运行方式,两段母线各安装一个电磁式电压互感器来监视母线三相电压,电压互感器一次侧绕组采用星形接法,中性点直接接地,其等值电路如图1所示[1]。
E1、E2、E3—电源三相电动势L1、L2、L3—电压互感器各相对地励磁电感C0—空载母线对地电容1.2电压互感器非线性特性模型太园泵站电压互感器为三相五柱式,当电压互感器电流较小时,U与I基本成正比关系。
根据公式L=d�dt,电压互感器各相励磁电感基本为一固定常数。
当电流逐渐增大到一个门槛值时,铁芯工作于饱和状态,此时铁芯中的磁链�并不是随电流I的增大而线性增大,�与I的关系呈现出非线性状态,此时电感L已经不再为一固定常数,而是随着电流I增大而逐渐减小。
2中性点位移电压当电力系统处于正常运行状态时,流经电压互感器的电流较小,电压互感器工作在正常状态,其各相励磁电感与电容并联后的导纳为:Yi=ωC0-1ωLi(i=1,2,3)(1)此时三相导纳值相等,电网中性点对地电压为0。
投入只带有电压互感器的空母线、投切空载线路、系统单相接地故障消失等情况,都能造成电网电压的瞬时升高,使得电压互感器相应相的励磁电流增大,此时会导致电压互感器铁芯饱和。
由于三相铁芯饱和程度不同,会造成Yi三相不平衡。
1.前言35kV和10kV系统,是采用中性点不接地系统的运行方式。
这种运行方式的最大优点是系统发生单相接地故障时,系统还可以运行2个小时,在这期间系统接地故障随时都可能自动消除,系统恢复正常运行,这样就避免了频繁发生的单相接地故障时的操作,减少了操作次数,提高了供电的可靠性和连续性。
这种运行方式也有一个弊端,就是容易发生铁磁谐振。
当系统有操作或故障(或扰动)时系统对地电压有低频自由分量出现,使PT对地电压升高,PT一次线圈中出现涌流,涌流可能使铁芯深度饱和,其电感值随铁芯的饱和而减小,这时,有可能出现两种情况:一是PT的一次电流继续增大,烧断PT一次侧的熔断器或烧坏PT;另一种情况是当电感降至ωLXQ=1/ωC(ωo=ω)时,就会导致铁磁谐振。
谐振使得电网三相对地电压不稳定,常使两相电压升高,另一相对地电压降低,这种现象与系统出现单相非金属性接地故障的现象完全一致,不仅使运行人员难以区分,而且容易损坏弱绝缘设备而造成事故。
这些问题长期威胁着我局的安全生产,我们一直在寻求、探索解决这个问题的方法。
2.解决PT谐振常采取的措施为消除和抑制铁磁谐振,通常可以采取以下措施:a、选用励磁特性较好的电压互感器或电容式电压互感器;b、在电压互感器的开口三角形绕组开口端加装非线性阻尼电阻R,可消除各种谐波的谐振现象。
35kV及以下系统中R值一般在10~100Ω范围内;c、在10kV及以下的母线上加装一组对地电容器可避免谐振;d、采取临时倒闸措施,如投入消弧线圈,变压器中性点临时接地,或投入事先规定的某些线路或设备;e、在电压互感器的开口三角形绕组开口端加装线性小阻尼电阻、灯泡等,线性阻尼电阻一般小于1Ω;f、在电压互感器的开口三角形绕组并联多功能微机消谐器;g、PT中性点临时拉开;h、在PT一次侧的中性点与地之间串接RXQ型、LXQ型消谐器;3.解决PT谐振的措施与效果3.1 我局解决PT谐振最先采用的措施是在PT开口三角形绕组开口端加装灯泡。
pt励磁特性对铁磁谐振的影响及检测研究摘要:随着发展速度不断加快的电气化进程,对磁性材料的研究变得越来越重要。
磁特性检测和磁谐振检测是其中的关键技术,本文重点研究了PT励磁特性对铁磁谐振的影响。
首先,介绍了磁性材料的研究背景,磁特性检测和磁谐振检测的概念,其次,介绍了PT励磁特性对铁磁谐振影响的主要因素,并对PT励磁特性对铁磁谐振的检测和研究进行了详细的介绍;最后,对未来的研究方向进行了展望。
本文的研究表明,PT励磁特性对铁磁谐振具有重要的影响,其对磁性材料研究具有重要的现实意义。
Introduction近年来,电气化的发展步伐不断加快,对磁性材料的研究也变得越来越重要。
磁特性检测是研究磁性材料的基础,也是磁性材料研究和发展的关键技术,其中,磁谐振检测是一种重要的检测方法,揭示磁性材料的结构和性能特征。
此外,PT励磁特性对铁磁谐振过程也具有重要的影响,能够改变磁性材料的性能特征,如析出、非等温特性和准温特性。
因此,研究PT励磁特性对铁磁谐振的影响及检测,有助于充分利用磁性材料的潜力,促进磁性材料的发展。
Main BodyPT励磁特性对铁磁谐振有着重要的影响,主要有三个方面:1.影响磁谐振临界温度:PT励磁特性使材料内部磁场强度发生变化,从而改变磁性材料的磁谐振临界温度,进而影响材料的磁性特性。
2.影响可逆性:PT励磁特性可以改变材料的内部环境,从而改变磁性材料的可逆性。
3.影响温度稳定性:PT励磁特性可用于改变磁性材料的温度稳定性,从而改善材料的性能。
鉴于PT励磁特性对铁磁谐振的重要影响,因此,研究PT励磁特性对铁磁谐振的检测和研究可以帮助我们更好地理解和控制磁性材料的磁特性。
首先,对PT励磁特性对铁磁谐振的影响进行检测和研究,可以使用特定的PT励磁特性检测仪,如磁析出检测仪、等温度检测仪,它们能够检测磁性材料的磁谐振临界温度、可逆性和温度稳定性。
其次,PT励磁特性对铁磁谐振的影响可以通过静磁放大器-动态模拟电路实现测量。
第31卷第5期2008年lO月四川电力技术SichuanElectricPowerTechnologyV01.31,No.5Oct.,2008中性点不接地系统铁磁谐振仿真分析及谐振信号检测聂炯.郭飞.孙洪成(成都电业局龙泉驿供电局,四川成都610100)摘要:基于电磁暂态仿真程序ATP—EMTP,以某110kV变电站为例建立仿真计算模型,本文分析了该变电站35kV侧母线Pr谐振特性及其激发因素。
通过把傅立叶变换和小渡分析相结合实现了对中性点不接地系统谐振母线过电压信号的检测。
仿真模型和计算分析结果对于现行变电站、新建变电站及在线检测系统设计中谐振过电压的抑制和检测问题提供了参考。
关键词:铁磁谐振;;消谐措施;变电站模型;小波分析Abstract:TP—EMTPsimulationprogramis8ppⅡedtoestablishthesimulationmodelforone11OkVsubstation.Basedonthissimulationmodel,thesubstationferroresonaneeover—voltageresultingfromtheelectromagneticpotentialtransformer(PI')ofthe35kVbusbarisstudieddeeply.Moreover,nTcombiningwavelettransformisappliedtodetecttheferroreso-ii脚lcesignalforthisNeutral—isolatedsystem.Thesimulationmodelandsimulationresultscanbereferred,whensuppressingferroresonanceover—voltageanddetectingitinsubstationsin跎lFviceandnewsubstation§design.Keywords:Ferroresonance;Ferroresonaneesuppression;Substationmodel;waveletanalysis;中图分类号:TM864文献标识码:A文章编号:1003—6954(2008)05—0043—06中性点不接地系统中经常会发生由电磁式电压互感器(盯)饱和所引起的铁磁谐振,极易导致电压互感器熔丝熔断,器身烧毁,避雷器爆炸等,严重威胁着电力系统的安全稳定运行…。
浅谈电力系统中的铁磁谐振原因及消除谐振的办法浅谈电力系统中的铁磁谐振原因及消除谐振的办法摘要:本文主要论述了电力系统中的铁磁谐振产生的主要原因、发生谐振时的现象、危害以及消除谐振的办法前言:近年由于泸州电网的快速发展、再加上今年又是电网建设年,泸州电网也进行了大量的改造和扩建工程,大到500kV、小到10kV配网都有较大的变化,使得整个网络变得更加复杂、灵活、坚强。
但就是因为电网结构的较大变化(如中低压电网的扩大,出线回路数增多、线路增长,电缆线路的逐渐增多,中低压电网对地电容电流亦大幅度增加等)以前电网中少有发生的铁磁谐振现象,现在却时有发生,由于谐振时会产生过电压,给电网安全造成了积大的威胁,如不采取有效的消除措施,可能会造成设备损坏、甚至还会诱发产生更为严重的电力系统事故。
下面就电网中的铁磁谐振谈谈我个人的认识、见解。
一、概述铁磁谐振是由铁心电感元件,如发电机、变压器、电压互感器、电抗器、消弧线圈等和和系统的电容元件,如输电线路、电容补偿器等形成共谐条件,激发持续的铁磁谐振,使系统产生谐振过电压。
电力系统的铁磁谐振可分二大类:一类是在66kV及以下中性点绝缘的电网中,由于对地容抗与电磁式电压互感器励磁感抗的不利组合,在系统电压大扰动(如遭雷击、单相接地故障消失过程以及开关操作等)作用下而激发产生的铁磁谐振现象;另一类是发生在220kV(或110kV)变电站空载母线上,当用220kV、110kV带断口均压电容的主开关或母联开关对带电磁式电压互感器的空母线充电过程中,或切除(含保护整组传动联跳)带有电磁式电压互感器的空母线时,操作暂态过程使连接在空母线上的电磁式电压互感器组中的一相、两相或三相激发产生的铁磁谐振现象,即串联谐振,简单地讲就是由高压断路器电容与母线电压互感器的电感耦合产生谐振由于谐振波仅局限于变电站空载母线范围内,也称其为变电站空母线谐振。
二、铁磁谐振的现象1、铁磁谐振的形式及象征1)基波谐振:一相对地电压降低,另两相对地电压升高超过线电压;或两相电压降低、一相电压升高超过线电压、有接地信号发出2)分次谐波:三相对地电压同时升高、低频变动3)高次谐波:三相对地电压同时升高超过线电压2、串联谐振的现象:线电压升高、表计摆动,电压互感器开口三角形电压超过100V三、铁磁谐振产生的原因及其分析:1、铁磁谐振产生的原因:1)、有线路接地、断线、断路器非同期合闸等引起的系统冲击2)、切、合空母线或系统扰动激发谐振3)、系统在某种特殊运行方式下,参数匹配,达到了谐振条件2、串联谐振产生的原因:进行刀闸操作时,断路器隔离开关与母线相连,引发断路器端口电容与母线上互感器耦合满足谐振条件3、电力系统铁磁谐振产生的原因分析电力系统是一个复杂的电力网络,在这个复杂的电力网络中,存在着很多电感及电容元件,尤其在不接地系统中,常常出现铁磁谐振现象,给设备的安全运行带来隐患,下面先从简单的铁磁谐振电路中对铁磁谐振原因进行分析。
第32卷增刊2 电网技术 V ol. 32 Supplement 22008年12月 Power System Technology Dec. 2008文章编号:1000-3673(2008)S2-0311-03 中图分类号:TM64 文献标志码:A 学科代码:470·4051电压互感器铁磁谐振分析梅成林,张超树(广东省电力工业局试验研究所,广东省广州市 510600)Analysis of Voltage Transformer FerroresonanceMEI Cheng-lin,ZHANG Chao-shu(Guangdong Power Test & Research Institute,Guangzhou 510600,Guangdong Province,China )摘要:铁磁谐振是电力系统中的一种常见现象,文中论述了电力系统中串、并联铁磁谐振的发生机理,介绍了不同频率铁磁谐振的特点。
针对一起发电机出口侧电压互感器烧毁事故进行了深入分析,得出此次铁磁谐振的发生机理。
最后总结了当前消除和防止铁磁谐振的方法。
关键词:中性点不接地系统;电压互感器;铁磁谐振0 引言在中性点不接地系统中,为了监视三相对地电压,电磁式电压互感器(potential transformer,PT 的一次绕组接成星形,中性点直接接地。
这种情况下,除了系统的对地电容外,还有PT 对地的励磁电感,正常运行时,PT 励磁绕组感抗很大,远远大于对地电容,PT 三相基本平衡,中性点的位移电压很小,系统不会发生谐振[1-2]。
铁磁谐振一般由单相接地、合闸等引发,单相接地或合闸等情况可使电压互感器饱和,电感减小,出现电感与系统电容相等的情况,引发铁磁谐振[3]。
1 谐振的原理及分类电力系统的谐振根据谐振电路分为串联谐振和并联谐振[4]。
串联谐振的示意图如图1所示。
设基波时的电容容抗为X C ,电感的感抗为X L ,谐波源的频率与基波频率的比值为N 。
供电系统铁磁谐振的产生条件及消除防范措施 0引言我国的中压配电网大多为中性点不接地方式,为了监测变电站母线的线电压及各相的对地电压,通常需在其配电母线接装电压互感器(Potential Transformer 简称PT ),其一次绕组须为星形连接且其中性点须直接接地。
当系统发生故障或异常时可能会使PT 某相端部对地电压升高很多,对于目前普遍使用的电磁式PT 来说在电压升高的过程中PT 励磁电感的非线性特性会使该电感与系统对地电容形成参数匹配,发生铁磁谐振,造成系统的过电压和PT 绕组的过电流,导致PT 入口的高压培断器培断甚至PT 爆炸等事故,严重影响系统的安全运行,在中性点不接地配电系统中,当线路对地电容与PT 铁芯电感参数相匹配时,会发生高频谐振、基频谐振、分频谐振,出现最多的是分频铁磁谐振。
由于分频谐振发生的频率最高,最容易激发,且谐振区域大,而且其危害最大。
这里红岩变至九顶山线路(简称“天红九线”)发生单相接地故障产生铁磁谐振导致九顶山35KV 变电站电压互感器击穿为例,阐述电力系统铁磁谐振产生的原因及机理,并提出相应的防范措施。
1铁磁谐振产生的特征、机理及原因1.1 铁磁谐振的分类及谐振特征在电力系统中,三相铁磁谐振主要是因为电压互感器带铁心的非线性电感引起的,当其接在三相交流电源上时,就可能产生不同频率的谐振,可以是频率为50Hz 的基波谐振,或是频率为 2 次、3次、5次谐波的高频谐振,也会是频率为 1/2、1/3、1/5的分频谐振。
振荡回路的等值电感 0L 和等值电容0C 决定了发生谐振的频率0f ,从)2/(1000C L f π=可以得出,电压互感器的感抗L X 和系统对地电容的容抗cn X 两者的比L cn X X /决定着系统中发生铁磁谐振的不同频率。
铁磁谐振过电压在一定的情况下可自激产生,但大多需要有外部激发条件,回路中事先经历过足够强烈的过渡过程的冲击扰动,逐渐发展成铁磁谐振过电压。
电压互感器铁磁谐振的产生与消除电力系统的结构可以说是很复杂的,电压互感器铁磁谐振会带来很多危害,其中比较常见的便是烧坏电压互感器,进而导致高压电机跳闸使生产停止,造成不可预估的经济损失。
文章通过对电压互感器铁磁谐振的产生原因进行分析,提出了几点措施,以供相关部门参考利用。
标签:电压互感器;鐵磁谐振;危害;消除措施1 概述在电力系统中存在着很多细小但却有强大功能的元件,其中包括电感性的和电容性的。
这些不同的电感元件和电容元件会形成LC振荡回路,存在于电力系统的内部。
在一般正常运作的时候,电力系统会保持其稳定性,电磁震荡现象不会出现,但是在受到某种特定的刺激时,便会产生电磁震荡的现象,对整个电力系统造成一定的影响,而且如果电磁震荡现象要持续很久,会严重影响整个电力系统的安全。
2 铁磁谐振产生的原因电压互感器的非线性电感和电网对地电容构成了电压互感器谐振回路。
电压互感器的内部结构中有铁芯,很容易出现饱和的现象,随着电流或磁通的不断变化,电感的数值也会渐渐改变。
在电力系统处于正常运作的状态下,电压互感器的感抗比电网对地电容的要大很多,不能产生谐振。
但是一旦受到了外界的适宜刺激,使感抗降低就会构成产生谐振的条件,从而导致了铁磁谐振的产生。
根据网络的参数和外界环境的限制,可以决定电压互感器造成谐振的过载程度,按照影响条件可以分为以下几点:工频谐振引起的过载、高频率谐振所引起过载、不同谐振引起的过载等。
当出现工频谐振所引起的过载时,发生的状况可以表现为两种形式,一种是电压比地面电压高,另一种则是电压比地面的电压低,这种表现和单一接地面的连接部位断开十分相似。
然而高频谐振所引起的过载和不同谐振引起的过载,它们的表现情况都是相同的:所有的电压都高于地面电压。
通过对细节进行研究,我们发现无论是工频谐振还是高频谐振,其过电压的幅值都在额定相电压范围内。
在设备保持良好的绝缘功能的时候,它们的谐振不会产生危害。
但是分频谐振并不是这样,分频谐振的频率较前两者频率低,会使电流长时间饱和,大电流流过互感器,进而将高压熔断器熔断,也可以产生其他破坏程度更强的损害。
PT铁磁谐振故障的处理和预防电力系统的故障除短路、接地、振荡以外,不可忽视的一个故障即为PT铁磁谐振,近年来,由于电力事业较快发展,各等级电压线路不断加长增多,PT 的数量亦随着增多,因铁磁谐振而烧毁的数量亦不断增加,所以PT的保护问题值得一提。
(1) 故障原因的产生:在电网中应用的PT,大多数无消谐装置,仅以熔丝保护,由于其固有特性,在系统参数突变,线路接地等因素诱发下,极易引起铁磁谐振过电压。
(2) 仪表反应:当PT发生铁磁谐振时,①常有三相电压同时升高,且不正常。
②如因接地诱发而谐振,除本级PT发出系统接地信号以外,上一电压等级PT因电压不平衡也会发出接地信号。
(3) 危害:PT发生铁磁谐振后,产生非工频过电压反馈到一次系统,破坏电压质量,增加损耗,产生干扰,更主要的是过电压击穿PT绝缘,使其烧毁。
(4) 故障处理:根据信号及仪表指示,正确判断PT谐振。
① 当三相电压同时升高很多,此时严禁使用刀闸切除PT,因此时过电压很高使用刀闸切除PT会造成三相弧光短路,烧坏刀闸,伤及人身,严重时,造成母线短路,烧毁母线。
② 考虑用上一级断路器切除PT。
③ 检查PT有无异常现象。
(5) 消谐方法:由于PT谐振现象由出现到产生高压时间很短,当运行人员判断延误时,可能将PT烧毁,所以必须实施自动保护且无时限,以限制吸收谐振过电压,从而保护PT,其保护吸收电路如附图所示:取R=,Ue—为额定电压,Ie—为额定电流。
S击穿值为PT耐压允许值,尽量低一些。
保护原理:当PT发生谐振过电压后,间隙S击穿,由R将过电压限制在额定电压,从而保护PT。
该装置同时对PT因匝数多切换时产生的自感高压电势起到抑制作用,对雷电侵袭波起限幅作用;也可作为有消谐装置PT的后备保护,设备简单可靠,作用明显。
消除PT谐振的措施及4PT消谐分析言穆昀;刘杰;韩海宁【摘要】针对变电站小电流接地系统PT因受干扰而出现谐振现象,进而导致PT烧坏的事故,以消除PT谐振的措施为出发点,分析了4PT消除谐振的原理,并介绍了能消除常规4PT接线方式存在问题的改进型4PT的接线方式.【期刊名称】《电力安全技术》【年(卷),期】2016(018)002【总页数】3页(P50-52)【关键词】小电流接地系统;铁磁谐振;消谐;改进型4PT【作者】言穆昀;刘杰;韩海宁【作者单位】中国市政工程华北设计研究总院有限公司,天津300074;中国市政工程华北设计研究总院有限公司,天津300074;天津昱丞高科工程设计有限公司,天津300074【正文语种】中文在变电站的日常运行中,电压互感器(PT)的作用相当重要。
它不仅能够监测电压,而且在保护、计量方面也发挥着不可替代的作用。
然而,在变电站的具体运行过程中,PT也会受到一些因素的干扰,出现谐振现象,进而发生损坏。
由于我国城市化发展进程不断加快,电缆线路的使用呈直线上升趋势,变电站系统对地电容也在不断增大。
就小电流接地系统而言,如果系统受到某种扰动,PT与对地电容可能产生铁磁谐振,导致PT熔断器熔断,甚至可能导致PT烧坏。
铁磁谐振发生的根本原因是电压互感器铁芯在某些激发条件下饱和,其感抗变小,并与线路对地电容的容抗发生谐振。
这些激发条件包括在电力系统进行的某些操作(如投切空载线路、母线和补偿电容器),以及发生单相接地故障等。
根据国内外的经验,消除谐振的主要方法有:(1) 在变电站系统上安置消弧线圈,同时选用过补偿方式工作;(2) 变换已有运行方式,采取临时倒闸措施;(3) 为了保证铁芯工作状态不进入饱和区,选用励磁特性较好的PT;(4) 将PT开口三角绕组与阻抗相连接;(5) PT高压侧中性点经单相零序电压互感器接地,即4PT消谐法;(6) 将PT开口三角绕组与性能较好的消谐器相连接。
PT引起的铁磁谐振及防治
陈光;宋瑞
【期刊名称】《农业科技与装备》
【年(卷),期】2001(000)003
【摘要】@@ 1问题的提出rn在农村60/10 kV变电所中,主变10kV侧中性点是不接地的,为了监视绝缘,在变电所母线上接有Y0接线的电磁式电压互感器.由于系统出现扰动,如系统操作,电压互感器的突然合闸、线路瞬间单相弧光接地等因素,经常出现PT熔丝熔断,电压互感器冒烟,甚至烧毁现象.这主要是由于电磁式电压互感器受到冲击后,出现谐振过电压造成的.
【总页数】1页(P41)
【作者】陈光;宋瑞
【作者单位】西丰县农业局,辽宁,西丰,112400;西丰县农业局,辽宁,西丰,112400【正文语种】中文
【中图分类】S2
【相关文献】
1.对一起铁磁谐振引起的PT高压熔断器熔断事件的分析 [J], 鲁剑峰
2.配电系统PT引起的铁磁谐振分析及抑制 [J], 潘以刚
3.配电系统 PT 引起的铁磁谐振及抑制新方法 [J], 鲁铁成;陈维贤
4.PT引起的铁磁谐振的简算及防治 [J], 张文菜
5.消除电磁式PT引起铁磁谐振过电压的有效措施 [J], 王恒
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基于ATP-EMTP的PT铁磁谐振与消谐措施研究王海棠,窦春霞,王宁,薛辉,贾清泉(燕山大学电气工程学院,河北秦皇岛066004)
摘要:基于ATP-EMTP对单相接地故障消失及重合闸引起的铁磁谐振现象进行了分析。
关键词:变压器;铁磁谐振;EMTP中图分类号:TM406文献标识码:B文章编号:1001-8425(2008)03-0024-05
ResearchonPTFerroresonanceandResonanceEliminationMeasuresBasedonATP-EMTP
WANGHai-tang,DOUChun-xia,WANGNing,XUEHui,JIAQing-quan(YanshanUniversity,Qinhuangdao066004,China)
Abstract:BasedonATP-EMTP,theferroresonancephonomenoncausedbydisappear-anceofearthconnectionofsingle-phaseandreclosingisanalyzed.Keywords:Transformer;Ferroresonance;EMTP
1引言
我国城乡电网主要有6kV、10kV、35kV和66kV等几个电压等级,这些系统普遍采用中性点不接地、经消弧线圈接地或经电阻接地等不直接接地方式。系统中有许多带铁心的非线性电感元件(如变
压器和电压互感器),这些元件在一定条件下与系统中容性元件会发生铁磁谐振现象。回路参数及外界激发条件的不同,可造成分频、工频或高频铁磁
谐振。当铁磁谐振发生时,由于参与谐振的电感元件的铁心严重饱和,会产生谐振过电压和过电流,严重威胁电网的安全运行。多年来,国内外许多专家学者对铁磁谐振现象
做了大量理论研究和试验分析,揭示了铁磁谐振的内在规律,并研发了多种消谐措施,在电网运行中发挥了一定作用。然而,研究还存在诸多不足之处,在实际应用中仍然存在大量的问题。一方面谐振的激发条件与谐振类型之间的关系不明确;另一方面对于各种消谐措施的性能缺乏系统的总结。为此,笔者以ATP-EMTP电磁暂态计算程序为试验平台,以单相接地消失和非同期合闸为激发条件,对铁磁谐振进行了全面、细致的研究。在确定激发条件与谐振类型之间关系的同时,着重分析了各种消谐措
施的特点。其仿真结果以及相应的结论,对准确判断铁磁谐振的类型有着重要的意义。对各种消谐措施特点的研究总结,为实际工程中线路采取何种消谐措施提供了理论依据。
2ATP-EMTP软件介绍
EMTP程序主要用于电力系统中电磁暂态过程
的计算,是在原美国邦纳维尔电力局(BPA)编制的电磁暂态程序的基础上,由W.SxottMeyer等开发完善形成的。现已有许多国家使用该程序进行电力系统各种暂态过程的研究,其中ATP程序(AlternativeTransientsProgram)是使用较为广泛的一个版本,
ATP-EMTP可在大多数类型的计算机上运行。我国
于1980年初,从美国BPA公司引进了EMTP程序,1988年引进了微机版电磁暂态计算程序ATP,并在
此基础上做了一定的修改和完善。该软件的典型应用,为电力系统在某个扰动(如开关投切或故障)之后,对其感兴趣的变量随时间变化的规律的计算,比如电力系统谐振过电压的计算。此外,ATP-EMTP程序还广泛应用于暂态保护装置
的综合选择、高压并联电抗器的选择、氧化锌避雷器的选择以及机电暂态的计算。
3铁磁谐振模型的建立
第45卷第3期2008年3月TRANSFORMER
Vol.45MarchNo.3
2008王海棠、窦春霞、王宁等:基于ATP-EMTP的PT铁磁谐振与消谐措施研究第3期
EA
EB
EC
C0C0C
0
ZZZ
LAL
BL
C
ABC
图2铁磁谐振仿真模型Fig.2Simulationmodelforferroresonance
3.1PT励磁曲线的拟合
各参数标幺值的基准值为:电压幅值UB=
8.165kV,电流幅值IB=15mA,磁链ΦB=UB.ω=27Wb,阻抗ZB=UB.IB,f为工频频率。电流—磁通特性,即i-Φ曲线,真实地反映了非线性电感的励磁特性。仿真时选用93号元件,磁化曲线依据式(1)确定,拟合后的磁化曲线如图1所示。i=41.3×10-6ψ+0.264×10-6ψ3(1)3.2仿真模型的建立本文中以中性点不接地系统为背景,建立母线电压互感器与系统对地电容形成的铁磁谐振仿真模型,如图2所示。试验所用电压互感器为JDZJ-10型,其参数如表1所示。为了计算方便,假设三相线路参数完全对称。线路电阻取0.1Ω,忽略电抗(远小于PT的激磁阻抗)。4激发条件激发铁磁谐振的因素很多,任何瞬时的电压升
高都有可能使PT饱和,导致铁磁谐振现象的发生,本文中主要研究单相接地故障消失和重合闸两个常见因素。4.1单相接地故障消失
当发生单相接地时,故障点会流过电容电流,非故障相的相电压升高至线电压,其对地电容上会充以与线电压相对应的电荷。在接地故障期间,此电荷
产生的电容电流以接地点为通路,在电源—导线—大地间流通。由于PT的励磁阻抗很大,其中流过的电流很小,一旦接地故障消失,电流通路就会被断开。而非故障相在接地期间已经充电至线电压电荷,
此时就只有通过母线侧PT绕组,经中性点进入大地。在这一瞬变过程中,母线侧PT一次绕组中将会流过一幅值很高的低频饱和电流,导致PT铁心严重饱和。从而使PT励磁阻抗急剧下降,与系统对地
电容形成参数匹配,引发铁磁谐振,产生铁磁谐振过电压。当对地电容分别为5μF和10μF时,系统发生分频谐振,电压和电流波形如图3和图4所示。
通过仿真,总结出不同对地电容的分频谐振数据如表2所示。系统发生分频谐振,电压幅值小于正常运行时电压幅值的3.5倍,虽然过电压不高,但是过电流很大,为正常运行的40倍左右。PT在如此高的过电流
下运行极易烧毁,所以分频谐振对线路的危害非常大。
600.0450.0300.0150.00.014.328.542.857.0
磁通量Φ.Wb
电流i.A图1PT磁化曲线Fig.1PTmagneticcurve
表1JDZJ-10型电压互感器参数额定电压.kV二次负荷.VA
初级绕组次级绕组辅助绕组0.5级1级3级JDZJ-104080150
Table1ParametersofJDZJ-10PT
2015105
-5-10
-20-15
0
0.00.51.01.52.02.53.03.54.0时间.s
电压.kV
5.003.752.501.250.00-1.25-2.50-3.75-5.000.00.51.01.52.02.53.03.54.0
时间.s
电流.A
图3电容为5μF时电压、电流波形Fig.3Voltageandcurrentwaveformsduring5μFcapacitance
25第45卷4.2重合闸导致的铁磁谐振
当操作不当引起非同期合闸时,在线路上会产生一个瞬时的高电压,这个电压就可能使线路上的PT饱和,发生铁磁谐振现象。
为了使仿真现象明显,线路设定的重合闸间隔
为A相0.21s,B、C相0.2s。重合闸时电压、电流波形如图5所示。图5所示谐振频率为50Hz,为基频谐振。基频谐振的故障特点为:
(1)三相电压表中指示数值为两相升高、一相降低,或“两低一高”,线电压正常。(2)过电压不超过3.5倍相电压,伴有接地信号指示,称为“虚幻接地”现象。
4.3仿真分析
铁磁谐振根据频率的不同分为基频、分频和高频三类。其中,分频谐振由于其过电流极大,对电网的危害尤为严重,也是电压互感器烧毁的主要原
因。不同的激发情况会导致不同的谐振类型。通过大量试验可以发现:重合闸操作不当时,会引发基频谐振,单相接地则不容易诱发基频谐振;而重合闸操作不当和单相接地故障消失都会引起分频谐振,并且两种条件引发谐振的几率相当,
均可产生f/2和f/3等多种分频谐振。5各种消谐措施的比较
5.1开口三角处接消谐电阻
开口三角处接消谐电阻的方法又称作二次消谐,就是在PT的开口三角处接消谐电阻来消除谐振。正常运行或者发生单相接地故障装置不动作时,一旦判断电网发生铁磁谐振,便会使正反并联在开口三角两端的2只晶闸管交替过零触发导通以限制和阻尼铁磁谐振,当谐振消除后晶闸管自行截止,必要时可以重复动作。以单相接地消失为激发条件,当发生谐振时,在
开口三角处投入5Ω消谐电阻,PT一次侧电压波形如图6所示,加入消谐电阻后开口三角电压波形如图7所示。由图6可以看到,在第2s加入消谐电阻后,PT上的谐振过电压开始衰减,经过50个工频周期后,恢复到正常电压。图7中,正常情况下开口三角电压为零,当发生谐振时,开口三角的电压约为120V,当加入消谐电阻后,开口三角的电压逐渐降低。电压波形证明这种方法能够消除谐振,而且在开口三角加
20151050-5-10-15-200.00.51.01.52.02.53.03.54.0
电压/kV
时间/s86420-2-4-6-80.00.51.01.52.02.53.03.54.0
时间/s
电流/A
图4电容为10μF时电压、电流波形Fig.4Voltageandcurrentwaveformsduring10μFcapacitance
表2分频谐振数据Table2Dataofdistributingfrequencyresonance
10.07.55.02.50.0-2.5-5.0-7.5-10.00.00.51.01.52.02.53.0
时间/s
电压/kV
0.150.100.050.00-0.05-0.10-0.150.00.51.01.52.52.03.0
时间/s
电流/A
图5重合闸时电压、电流波形Fig.5Voltageandcurrentwaveformsduringsecondswitch
20151050-5-10-15-200.00.51.01.52.02.53.03.54.0
时间/s
电压/kV
图6PT一次侧电压波形Fig.6PrimaryvoltagewaveformsofPT
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