电压互感器防止铁磁谐振的措施

电网的不断发展使线路参数发生变化,铁磁式电压互感器的大量使用,使电网产生铁磁谐振的可能性增大。所以,为了使电网安全可靠供电,必须采取有效措施防止铁磁谐振的发生。

防止铁磁谐振的产生,应从改变供电系统电气参数着手,破坏回路中发生铁磁谐振的参数匹配。这样既可防止电压互感器发生磁饱和,又可预防电压互感器铁磁谐振过电压的产生。

改变电气参数

装设继电保护设备

当电网发生单相接地故障时,为改变电压互感器的谐振参数,可通过装设一套继电保护设备来实现。该装置是利用单相接地时所产生的较大谐振电流,启动电流继电器投入,将电压互感器二次侧开口三角处绕组短接。当故障排除后,保护装置恢复原状,电压互感器恢复正常运行。

选用不易饱和的或三相五柱式电压互感器

10 kV系统中使用的电压互感器,应选用励磁感抗大于1.5 MΩ的电压互感器。

减少电压互感器台数

在同一电网中,应尽量减少电压互感器的台数,尤其是限制中性点接地电压互感器的台数。如变电所的电压互感器,只作为测量仪表和保护用时,其中性点不允许接地。

串接单相互感器

在三相电压互感器一次侧中性点串接单相互感器,使三相电压互感器等值电抗显著增大,以满足Xc0/Xm≤0.01的条件,可避免因深度饱和而引起的谐振。

每相对地加装电容

此法可使网络等值电容变小,网络等值电抗不能与之匹配,从而消除谐振。

在中性点装设消弧线圈

在10 kV系统中发生谐振,且单相接地电流值较大或接近30 A时,可将中性点通过消弧线圈接地。

投入备用线路

当系统中只有一组电压互感器投入的情况下,若供电线路总长度较短时,可投入部分备用线路,以增加分布电容来防止谐振的发生。

消耗谐振能量

 在TV开口三角形侧并联阻尼电阻

当电网运行正常时,电压互感器二次侧开口三角处绕组两端没有电压,或仅有极小的不对称电压。当电网发生单相接地故障时,由于此电阻阻值较小,故绕组两端近似于短接,起到了改变电压互感器参数的作用。这一措施不仅能防止电压互感器发生磁饱和,而且能有效地消耗谐振能量,防止产生谐振过电压。此方法常用在要求不太高的变电站,如消谐电阻采用电灯泡或电阻丝,当其损坏后将不会有消谐作用;当系统发生单相接地时,在开口三角侧将产生100 V的电压,而由于电灯泡或电阻丝的冷态电阻是较小的,这将在TV开口三角侧流过较大的电流引起TV损坏。

在电压互感器一次侧中性点与地之间串接消谐电阻R0(又称消谐器)

此电阻可用以削弱或消除引起系统谐振的高次谐波。模拟试验表明:当R0/Xm≥5.51×10-3时,即使系统发生单相接地故障,也不会激发分频铁磁谐振。但阻值太大,则会影响系统接地保护的灵敏度。

消谐电阻R0的计算。先测出各电压互感器二次侧的励磁感抗Xm,求出各电压互感器并联后的Xm值,再折算至一次侧,即为系统总的Xm。R0的值应在0.008 8~0.0500Xm间选择。R0的容量可按P0=U20/R0 = (3R0Uφ/Xm)2/R0来选择。

消谐电阻应按电压互感器中性点处串接R0后,用开口三角处电压UΔ的变化量ΔUΔ%来校验。

ΔUΔ% = (-ΔU%)>5%

UΔ% = 1/6(3R0/Xm)2(1+2Xm/Xj)×100%

式中 Xj——电压互感器在Uj下的励磁电抗。

选择消谐器应选择通流500mA以上的铜材产品。

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