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操作过电压与谐振过电压的不同,如何防止过电压的产生?

字体:[ ] 浏览次数:3475次 发布时间:2018-01-31 关闭


 在6~35kV的中性点非直接接地系统中,当进行负载的起动或停止操作或发生事故时,由于开关触头间电弧重燃,运行状态发生突变,引起电容和电感元件之间电磁能量相互转换,出现一种振荡性过电压,即产生操作过电压。


(1)电动机起动合闸过电压


理论上认为,电动机合闸起动时,电动机机端产生的过电压为式中, 为合闸电压瞬时值;z为电动机冲击波阻抗;Z 为电缆冲击波阻抗。一般地,Z=100~5000Q,z =20~50Q,因此电动机合闸起动时,电动机机端产生的过电压可达2倍相电压。对于真空开关,触头闭合前往往会发生预击穿,电弧的燃弧和熄灭可达数十次,这种预燃过电压幅值较大且波前很陡,对电动机的绝缘可造成较大的威胁,电机产生过电压可装设电机型过电压保护器。


(2) 电动机起动状态分闸过电压


运行经验表明,在断开感性负载时,由于感性电流不在零点就被迫截断即所谓的截流,造成开关触头间电弧燃烧很不稳定,波形产生高频振荡,在电感回路中产生的突变电流会感应出很高的电压。


1)截流过电压由于真空断路器有良好的灭弧性能,当断开小电流时,真空电弧在过零前就熄灭。由于电流被突然切断,其滞留于电机等电感绕组中的能量必然向绕组的杂散电容充电,转变为电场能量。对于电机和变压器,特别是空载或容量小时,则相当于一个大的电感,且回路电容较小,因此会产生大的过电压。可以产生很高的过电压,但由于触头和回路中有一定的电阻产生损耗以及发生击穿,对过电压值有相当的抑制作用。但这种抑制作用是有限的,不能消除过电压。因此,特别是对电感负载在采用真空断路器作为操作元件时,应加装过电压保护器,过电压保护器型号有很多种,用户可根据自己的保护对象来选型。


2)三相同时断开过电压是由于断路器首先断开相弧隙产生重燃时,流过该相弧隙的高频电流引起其余两相弧隙中的工频电流迅速过零,致使未开断相随之被切断,在其余两相弧隙中产生类似较大水平的截流现象,从而产生更高的操作过电压。所产生的过电压是加在相与相之间的绝缘上。在开断中小容量电机或轻负载情况下容易出现三相开断过电压,所以要安装三相组合过电压保护器。


铁磁谐振过电压,正常情况下,电路中电感大于电容,但由于某种原因使电感电压升高, 电感磁饱和,感抗减小,出现感抗与容抗相等,甚至感抗小于容抗形成相位反转,引起铁磁谐振,激发产生持续的较高幅值的铁磁谐振过电压,铁磁谐振过电压不会超过3倍相电压,实践表明,大多在1.5~2倍之间。铁磁谐振可以是基波谐振、高次谐波谐振、分次谐波谐振。这种谐振产生的过电压的幅值虽然不高,但因过电压频率往往远低于额定频率,铁心处于高度饱和状态,其表现形式可能是相对地电压升高、励磁电流过大或以低频摆动,引起绝缘闪络、避雷器炸裂、高值零序电压分量产生、虚幻接地现象出现和不正确的接地指示。严重时还可能诱发保护误动作或在电压互感器中出现过电流引起TV烧坏。尽管10kV装设了一次消谐器,但一次消谐器是在发生谐振以后才会起作用,铁磁谐振可以持续较长时间,只是由于一次消谐器的作用,谐振持续时间很短,但并不能从源头杜绝谐振。


无论是操作过电压、线性谐振,还是铁磁谐振,都应在10kV母线侧装设了过电压保护器、一次消谐器。


电力系统中,负载起停频繁,操作过电压特别是真空开关操作时极易产生过电压。由于电路是由电感、电容和电阻构成的复杂电路,可以组合成一系列具有不同自振频率的振荡回路。在进行开关操作或出现其他异常时,由于瞬变过程电源波形会引起某种变化,非正弦的电源波形含有一系列的谐波。当电路中的自振频率之一与电源谐波频率正好相等时,就会出现这一频率的谐振过电压。过电压一旦发生,往往造成严重的后果。因此在中性点不接地系统中,除应在每组电压互感器的高压绕组中性点装一只一次消谐器,进行有效地限制弧光接地过电压和消除铁磁谐振外,还应在相应部位装设合适的过电压保护器来限制各种过电压。此外,设备选型也很重要,如果选型不合适和质量存在问题,即便采取再好的措施也难避免事故的发生。

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