中性点不接地系统中铁磁谐振产生的机理及特征研究.pdfVIP

中性点不接地系统中铁磁谐振 产生的机理及特征 宋建永1连鸿波2 (1、天津电力公司城东供电分公司天津3002502、华北电力大学北京102206) [摘要]电力系统运行和实验表明，在中性点不接地电网中，会发生由电磁式电压互感器 引起的铁磁谐振现象．在不同的参数配合下，可产生三次谐波谐振、基波谐振、1／2分频谐 振．谐振时产生的过电压或过电流，严重影响系统的安全、稳定运行．本文首先利用图解法 从电路原理上分析铁磁谐振产生的原因及其特征；然后通过物理仿真实验研究发生铁磁谐振 的一般规律和激发条件，从而进一步验证了理论分析得到的结论；并根据铁磁谐振产生的机 理，提出防止铁磁谐振的四种方法． [关键词] 电压互感器铁磁谐振 图解法 l引言 在lOkV及35kV电网中，对于中性点不接地系统，会发生由电磁式电压互感器(PT)引 起的铁磁谐振现象。谐振时将产生过电压或过电流，过电压严重时，会危及电气设备的绝缘； 过电流严重时，会熔断PT高压侧保险，更严重的是，可能引起PT爆炸。发生铁磁谐振时， 还可能导致停电事故，这就严重影响了电力系统的安全稳定运行。所以，有必要分析铁磁谐 振产生的机理以及发生铁磁谐振时的一些特征，以便更好的防止铁磁谐振的发生。 由于三相铁磁谐振的电路比较复杂，我们采用 图解法加以分析，这种方法简单、直观、容易理解。 三相PT引起的铁磁谐振属于三相谐振。虽然三相铁 磁谐振要比单相铁磁谐振复杂的多，但是却有很多 上玉二宁rc 共同点，因而可以通过分析单相铁磁谐振的特点， 进而分析理解三相铁磁谐振。 图1单相铁磁谐振电路图 2单相铁磁谐振电路 在图1电路中的电感L可认为是带铁芯的电感线圈。对图1的电路，可以作出各元件的 伏安特性及总的伏安特性，见图2。如果考虑铁芯线圈的有功损耗及由于铁芯饱和引起的电 2ll 流、电压非正弦，实际的伏安特性如图3。 由图3，对于一定的电源电压U2，电路有三个平衡点，其中a和c是稳定的平衡点，b 是不稳定的平衡点。 单相铁磁谐振回路不同于线性电路的一些特点是n瑚： (1)工作点具有跃变性质。在铁磁谐振电路中电压的连续增减可以引起电流的跃变。 (在图3中，如电源电压从0一直升高时，当升高到U。时，工作点由1跃变到2；如电源电 压从较高数值一直降低时，工作点从4跃变到5) U U Ul 2 U U3 O O 1 图2单相铁磁谐振电路的伏安特性 圈3实际的单相铁磁谐振电路伏安特性 { (2)对于某一电源电压值，工作点可能不只一个。在铁磁谐振电路中，一个电源电压 值可能和两个电流相对应。由上面分析我们知道电路的工作点可能在a点或c点。当电源电 压为定值，电路经开关突然合闸，由于受到冲击程度不同，工作点将不同，冲击程度较高时 工作点将在c点，反之将在a点。所以，稳态工作点不仅取决于电源电压的大小，而 且取决于建立平衡的过程，这是铁磁谐振电路特有的现象。 (3)共振的范围广阔。由图4可以看出，铁磁 U 谐振在很广阔的范围内都能产生。当电容的伏安特 性与含铁芯电感的伏安特性相交于一点时，就有产 生铁磁谐振的可能性。如果电容太小，容抗很大， 其伏安特性4比图4中的2还高，则电感和电容没