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产生过电压现象的原因

时间:2019-09-30 16:28:00 点击:

电力系统中存在着大量的“储能元件”,这就是储静电能量的电容和储磁能的电感。这些元件组成了各种不同的振荡回路,在正常运行时,这些振荡回路被负载所阻尼或分路,一般不会产生严重的振荡。但在发生故障时,系统接线方式和参数发生改变,就有可能发生谐振。 谐振过电压又可分为线性谐振、参数谐振和铁磁谐振。

线性谐振分析
自振频率等于或接近电源频率时形成的谐振现象。即ω=ω。=1/√LC。 实际电力系统中,往往可以在设计或运行时避开这种谐振,因此完全满足线性谐振的机会是极少的。但是,即使在接近谐振条件下,往往也会产生很高的过电压,所以要加装TBP过电压保护器。
线性谐振过电压幅值受到回路中损耗(电阻)的限制;同时,在有些情况下,由于谐振时电流的急剧增加,回路中的铁磁元件趋向饱和,使系统自动偏离谐振 状态而限制其过电压幅值。

参数谐振分析
系统中某些电感元件的电感参数在某种情况下会发生周期性的变化。在某种参数搭配下,就有可能产生谐振现象。 参数谐振所需能量来源于改变参数的原动机。当电感参数变化时所引入的能量足以补偿回路中的损耗,谐振不断发展。对应于一定的回路电阻,有一定的自激范围。谐振发生后,理论上振幅趋向无穷大,而不像线性谐振那样受到回路电阻的限制。但实际上电感的饱和会使回路自动偏离谐振条件,加装了TBP过电压保护器能使过电压得以限制。  


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当发电机带有电容性负载,如一段空载线路,在某种参数搭配下,就有可能产生参数谐振现象。有时将这种现象称作发电机的自励磁或自激。发电机投入电网运行前,设计部门要进行自激的校核,一般正常情况下,参数谐振是不会发生的。 

铁磁谐振分析
电路中带有铁芯的电感元件,会产生饱和现象,其电感不再是常数,而是随着电流或磁通的变化而变化。这种含有非线性电感元件的电路,在满足一定条件时,会发生铁磁谐振,这时就得加装10KV过电压保护器了。

电力系统中发生铁磁谐振的机会是相当多的。国内外运行经验表明,它是电力系统某些严重事故的直接原因。电感L为非线性电感,要**求解该电路,必须解非线性微分方程 。当谐振发生时,回路中不仅仅有基频分量,还可能存在着高次谐波分量。简单分析该电路时,可忽略高次谐波分量,只考虑基频分量,把谐振下的电压和电流仍看作正弦波求解。

回路的三个平衡点:a1, a2, a3 a1, a3是稳定平衡点, a2是不稳定平衡点,它经不起任何的扰动,在扰动下会趋向于a1或 a3 。 a1, a3是电路的稳定平衡点,当外加电势E从小增加时,系统*先稳定在a1点。若此时继续增大E,则a1点上移,以致于和a2点重合,系统从点跳跃至a3点。在跃变的过程中,电路发生如下现象:电感铁芯饱和,回路电流急剧增大。电容电压急剧增大,系统由感性变为容性,铁磁谐振的“激发”条件:为了建立起稳定的谐振点a3,回路必须经过强烈的扰动过程,例如发生故障,断路器跳闸,切除故障等。 TBP过电压保护器能起到良好的保护作用,铁磁谐振的“保持”:在铁磁谐振的条件下,即使降低电压,铁磁谐振也不会马上消失。






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