串聯諧振有(yǒu)哪些(xiē)危害？該怎麽防護

發布日期：2019-04-02 南普電(diàn)（南京恒運電氣有限公司） - 高(gāo)電(diàn)壓試驗設備制(zhì)造商

南京恒運電氣有限公司是一家(jiā)專業研發生(shēng)産串聯諧振的廠家(jiā)，本公司生(shēng)産的串聯諧振設備在行(xíng)業內(nèi)都廣受好評，以打造具權威的“串聯諧振“高(gāo)壓設備供應商而努力。

諧波諧振的危害

串聯、并聯電(diàn)路諧振頻率與系統電(diàn)阻無關,當系統諧波源頻率天時(shí)就會(huì)發生(shēng)串聯或并聯諧振。若、很(hěn)小(xiǎo),可(kě)以激發二次或三次諧波的高(gāo)次諧波諧振過電(diàn)壓若、很(hěn)大(dà),則能激發分頻諧波的諧振過電(diàn)壓,這兩種諧振過電(diàn)壓都表現為(wèi)三相對地電(diàn)壓的同時(shí)升高(gāo),而線電(diàn)壓正常。試驗研究表明(míng),基波諧振和(hé)高(gāo)次諧波諧振過電(diàn)壓一般不超過倍額定電(diàn)壓,對于分頻諧波諧振,由于受到電(diàn)壓互感器(qì)鐵(tiě)芯嚴重飽和(hé)的限制(zhì),過電(diàn)壓一般不超過倍額定電(diàn)壓,但(dàn)勵磁電(diàn)流急劇(jù)增加,瞬時(shí)可(kě)高(gāo)達額定勵磁電(diàn)流的幾十倍以上(shàng),引起高(gāo)壓保險絲的頻繁熔斷。

①串聯或并聯諧振會(huì)産生(shēng)高(gāo)于電(diàn)源數(shù)倍的電(diàn)壓,施加在回路中的電(diàn)容器(qì)、互感器(qì)、斷路器(qì)等設備上(shàng),引起高(gāo)壓電(diàn)氣設備絕緣損壞。在熔斷器(qì)未及時(shí)熔斷的情況下會(huì)引起電(diàn)壓互感器(qì)噴油、繞組燒毀甚至爆炸。

②諧振引起的過電(diàn)壓,還(hái)可(kě)以導緻氧化鋅避雷器(qì)的損壞。無間(jiān)隙氧化鋅避雷器(qì)的過電(diàn)壓耐受能力有(yǒu)限,如果選用氧化鋅避雷器(qì)的直流電(diàn)壓偏低(dī),在過電(diàn)壓的作(zuò)用下連續動作(zuò),最終會(huì)發生(shēng)熱崩潰而損壞。

③在電(diàn)壓互感器(qì)熔斷器(qì)不能及時(shí)熔斷的情況下,引起電(diàn)壓互感器(qì)二次電(diàn)壓升高(gāo),對二次繼電(diàn)保護設備和(hé)計(jì)量儀表的絕緣造成損壞或引起繼電(diàn)保護設備的誤動。

④基波諧振時(shí),出現虛幻接地現象,易引起值班人(rén)員的誤判斷,表現為(wèi)兩相電(diàn)壓升高(gāo),一相電(diàn)壓降低(dī),線電(diàn)壓正常,其現象與單相接地相同。

⑤諧振時(shí)電(diàn)壓互感器(qì)鐵(tiě)芯的飽和(hé)會(huì)使變比誤差增大(dà),影(yǐng)響計(jì)量、測量精度。

⑥諧波諧振引起電(diàn)網的諧波損耗增大(dà)。

諧波諧振的預防和(hé)應對措施

①少(shǎo)諧波源的産生(shēng)

在選用鐵(tiě)芯設備時(shí)盡量選用勵磁特性好、伏安特性高(gāo)、鐵(tiě)芯不易飽和(hé)的電(diàn)磁式電(diàn)壓互感器(qì)、變壓器(qì)、電(diàn)抗器(qì)。在選用電(diàn)磁電(diàn)壓互感器(qì)時(shí)應注意同時(shí)提高(gāo)三相電(diàn)壓互感器(qì)的勵磁特性和(hé)伏安特性曲線的線性度,盡量選用同型号、同批次生(shēng)産的單相電(diàn)壓互感器(qì),也可(kě)以采用電(diàn)容式電(diàn)壓互感器(qì)代替電(diàn)磁式電(diàn)壓互感器(qì)。

斷路器(qì)三相不同時(shí)合閘,由于合閘瞬間(jiān)三相電(diàn)壓的不同,會(huì)引起的三相負載的不對稱,使電(diàn)源的中性點産生(shēng)位移,中性點對地電(diàn)壓與電(diàn)源電(diàn)壓疊加會(huì)使三相對地電(diàn)壓同時(shí)升高(gāo)或兩相、單相對地電(diàn)壓升高(gāo),使回路中的電(diàn)磁式電(diàn)壓互感器(qì)或電(diàn)抗器(qì)線圈很(hěn)快飽和(hé),激磁電(diàn)流的波形發生(shēng)畸變,産生(shēng)高(gāo)次諧波。

②限制(zhì)諧波源注入電(diàn)網的諧波電(diàn)流在諧波源處裝設交流濾波器(qì)是防止諧波源向系統注入諧波電(diàn)流的有(yǒu)效而通(tōng)用的措施。

交流濾波器(qì)分為(wèi)調諧濾波器(qì)分為(wèi)單調濾波器(qì)和(hé)雙調濾波器(qì)和(hé)高(gāo)通(tōng)濾波器(qì),對産生(shēng)較低(dī)次數(shù)如、、次諧波含量較大(dà)的大(dà)容量的諧波源,可(kě)對每次諧波各裝一個(gè)單調濾波器(qì),将諧波分别濾除對次數(shù)較高(gāo)的各次諧波如次及以上(shàng)各次,可(kě)通(tōng)過安裝一個(gè)高(gāo)通(tōng)濾波器(qì)将其諧波全部濾除。将有(yǒu)源電(diàn)力濾波器(qì)裝設在諧波源處,用于抑制(zhì)諧波源産生(shēng)的絕大(dà)部分的諧波電(diàn)流注入系統。

③采取有(yǒu)效措施使系統的參數(shù)處于諧振範圍之外改變參數(shù),避開(kāi)諧振區(qū)域控制(zhì)投入電(diàn)壓互感器(qì)的台數(shù)。改變投入補償電(diàn)容器(qì)的組數(shù),在保證系統功率因數(shù)要求的前提下,通(tōng)過改變系統的容性參數(shù),以避開(kāi)諧振區(qū)域。中性點不接地系統經消弧線圈接地。少(shǎo)油斷路器(qì)斷口均壓電(diàn)容與母線電(diàn)壓互感器(qì)發生(shēng)串聯諧振時(shí),在斷路器(qì)遮斷容量允許的條件下,取消斷路器(qì)斷口均壓電(diàn)容器(qì)。投入空(kōng)載線路,改變系統的感性或容性參數(shù)。

④從倒閘操作(zuò)程序上(shàng)防止諧振的發生(shēng)在母線充電(diàn)倒閘操作(zuò)過程中,若電(diàn)源斷路器(qì)由冷備用轉為(wèi)熱備用時(shí),發生(shēng)電(diàn)壓互感器(qì)鐵(tiě)磁飽和(hé)引起的母線諧波諧振,則應立即将斷路器(qì)轉入運行(xíng),通(tōng)過接入空(kōng)載變壓器(qì)或空(kōng)載線路改變電(diàn)感、電(diàn)容參數(shù),來(lái)避開(kāi)諧振區(qū)域以消除諧振,或先斷開(kāi)母

線電(diàn)壓互感器(qì)刀閘,再将電(diàn)源斷路器(qì)由冷備用轉為(wèi)熱備用,等母線充電(diàn)後再将電(diàn)壓互感器(qì)投入在母線停電(diàn)倒閘操作(zuò)過程中,若電(diàn)源斷路器(qì)由運行(xíng)轉為(wèi)熱備用時(shí)母線産生(shēng)諧振,則應立即将其返回運行(xíng)狀态,将母線電(diàn)壓互感器(qì)刀閘斷開(kāi)後,再操作(zuò)電(diàn)源斷路器(qì)使母線停電(diàn)。

⑤增加回路損耗

在電(diàn)壓互感器(qì)的高(gāo)壓繞組中性點串接阻尼電(diàn)阻。或非線性電(diàn)阻消諧器(qì)如型消諧器(qì)後接地,通(tōng)過電(diàn)阻的阻尼作(zuò)用抑制(zhì)流過繞組的諧波電(diàn)流,避免鐵(tiě)芯飽和(hé)産生(shēng)的諧波引起諧振。在電(diàn)壓互感器(qì)的二次側零序電(diàn)壓線圈開(kāi)口三角形繞組中接入低(dī)值消諧電(diàn)阻一。,或采用分頻繼電(diàn)器(qì),當發生(shēng)諧振時(shí)自動将非線性電(diàn)阻接入電(diàn)壓互感器(qì)開(kāi)口三角形回路中。

采用零序電(diàn)壓互感器(qì)。将三台電(diàn)壓互感器(qì)一次側接成星形,中性點通(tōng)過一台零序電(diàn)壓互感器(qì)接地,主電(diàn)壓互感器(qì)二次輔助線圈接成閉口三角形以防止諧振。

國內(nèi)外研究現狀

數(shù)十年來(lái),國內(nèi)外的專家(jiā)學者對鐵(tiě)磁諧振進行(xíng)了大(dà)量的研究,包括理(lǐ)論分析、各種試驗以及利用計(jì)算(suàn)機進行(xíng)數(shù)值仿真計(jì)算(suàn)等,從各個(gè)小(xiǎo)同角度解釋了鐵(tiě)磁諧振的現象及其變化規律,并提出了一系列抑制(zhì)鐵(tiě)磁諧振的措施,研制(zhì)了相應的裝置,在系統運行(xíng)中取得(de)了一定的效果。關于鐵(tiě)磁諧振的理(lǐ)論分析和(hé)計(jì)算(suàn)主要表現在以下幾個(gè)方面:

①在早期的理(lǐ)論分析中,分析鐵(tiě)磁諧振常用的方法有(yǒu)圖解法、相平而法、多(duō)在對鐵(tiě)磁諧振發生(shēng)機理(lǐ)進行(xíng)定性的分析,這些(xiē)方法簡捷、直觀,是對模拟實驗方法的一個(gè)很(hěn)好的補充。但(dàn)是,它們的研究對象僅限于單相串聯的非線性諧振電(diàn)路。

②年代後,開(kāi)始使用各種非線性系統的分析法對諧振電(diàn)路一一非線性二階電(diàn)路進行(xíng)分析。例如,幅頻法、描述函數(shù)法、平均法、諧波平衡法等。這些(xiē)方法都屬于一種近似的解析法,隻能對穩态情況進行(xíng)分析。随着計(jì)算(suàn)方法和(hé)計(jì)算(suàn)技(jì)術(shù)的發展,人(rén)們将數(shù)字仿真引入到鐵(tiě)磁諧振的研究中來(lái)。對其暫态特性進行(xíng)了研究。

③年代後期以來(lái),國外學者又把鐵(tiě)磁諧振與非線性動态系統和(hé)混沌分析結合起來(lái),将分叉理(lǐ)論、奇異和(hé)非奇異吸引子的概念引入鐵(tiě)磁諧振的研究領域,利用功率譜密度和(hé)龐加萊映射的方法和(hé)數(shù)字仿真技(jì)術(shù)對其進行(xíng)動态分析。将鐵(tiě)磁諧振電(diàn)路的響應分為(wèi)三類周期響應、拟周期響應和(hé)混沌響應。并證實在一定的初始條件下,電(diàn)力系統也會(huì)出現混沌現象。

④用數(shù)字仿真方法對鐵(tiě)磁諧振進行(xíng)穩态和(hé)暫态計(jì)算(suàn)。随着計(jì)算(suàn)機和(hé)計(jì)算(suàn)技(jì)術(shù)的發展,近年來(lái)出現了用數(shù)字仿真分析鐵(tiě)磁諧振的方法,利用計(jì)算(suàn)機進行(xíng)數(shù)字仿真,我們可(kě)以方便的改變系統中的各種參數(shù),使得(de)分析更加全面。

并聯電(diàn)容器(qì)諧振特性分析

并聯電(diàn)容器(qì)諧振的基本原理(lǐ)

并聯電(diàn)容器(qì)是目前國內(nèi)采用最普遍的無功補償設施,它是為(wèi)了減少(shǎo)線路上(shàng)因大(dà)量無功傳輸而引起的電(diàn)能損失,解決地區(qū)無功電(diàn)源容量不足,提高(gāo)功率因數(shù),保證電(diàn)力系統安全經濟運行(xíng)的重要措施。但(dàn)是,随着電(diàn)力系統的發展和(hé)電(diàn)力電(diàn)子技(jì)術(shù)的廣泛應用,用電(diàn)負荷的結構發生(shēng)了重大(dà)的變化,大(dà)量的非線性負荷特别是電(diàn)弧爐、電(diàn)氣化鐵(tiě)路、晶閘管調壓及變頻調整裝置的運行(xíng),由于其非線性、沖擊性以及不平衡性的用電(diàn)特性,向電(diàn)力系統注入大(dà)量諧波電(diàn)流,電(diàn)網的電(diàn)壓波形發生(shēng)畸變,嚴重地影(yǐng)響了電(diàn)能質量。

當一個(gè)諧波源在諧波頻率下,激勵一個(gè)感抗與容抗大(dà)小(xiǎo)近似相等的電(diàn)路,則該電(diàn)路就會(huì)發生(shēng)諧波諧振。電(diàn)容器(qì)的諧波容抗和(hé)系統諧波感抗的配合,将造成注入諧波的并聯諧振或串聯諧振及諧波的成倍放大(dà),使并聯電(diàn)容補償裝置中的電(diàn)容器(qì)和(hé)串聯電(diàn)抗器(qì)産生(shēng)諧波過電(diàn)流、過電(diàn)壓和(hé)過負荷,緻使電(diàn)容器(qì)異常發熱,并使電(diàn)容器(qì)的局部放電(diàn)性能下降,加速絕緣介質的老化,經過一段時(shí)間(jiān)的積累,促使電(diàn)容器(qì)和(hé)串聯電(diàn)抗器(qì)的損壞。同時(shí)使系統諧波水(shuǐ)平升高(gāo),影(yǐng)響電(diàn)網的安全經濟運行(xíng)。故需要弄清并聯電(diàn)容器(qì)諧波諧振的原理(lǐ),找到切實解決這一問題的方法。

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