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电压互感器的铁磁谐振及其消谐措施

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五、关于电压互感器的铁磁谐振及其消谐措施。 1 、谐振条件 在中点不接地系统中,由于接地保护的需要,三相电压互感器的中点是直接接地的,因此电压互感器与电网线路对地电容并联而形成谐振回路,电磁式电压互感器的电感是非线性的,这种谐振回路为非线性谐振回路,或称铁磁谐振回路,如图 5-1。 通常,在正常运行时,电压互感器的感抗 X L 远大于电网对地电容的容抗 X C,即 X L 与 X C不会形成谐振,但由于某些原因,例如单相接地故障、线路合闸、雷电冲击等等,使电压互感器的电感量发生变化,如果 X L 与 X C 匹配合适则将产生谐振。 由于电网中点不接地,正常运行时互感器中点 N'和电源中点对地同电位,即中点不发生位移,当发生谐振时,互感器一相、两相或三相绕组电压升高,各相对地电位发生变动,但因电源电势由发电机的正序电势所固定,EA、EB、EC 保持不变,在电网这一部分对地电压的变动则表现为电源中点发生位移,而出现零序电压,这就是说,谐振的发生是由于中点位移而引起的。 假定当 A 相电压下降,B、C 相电压升高,则 A 相显容性,而 B、C 相显感性,等值电路图如图 5-2 所示。 图 5-1 电压互感器接线图 图 5-2 不对称阻抗产生的中点位移电压 如图,三相中各阻抗不对称,电源中点产生位移,在一定条件下将产生谐振。 根据图5-1,解出中点位移电压如下式: CBACCBBAANNYYYYEYEYEU/ (1) 'cjYA, '1LjYYcB 代入得: ''2)1(/LcLcEUANN (2) 由(2)式可看出,当'2Lc时则 U0 无穷大,即要发生谐振,这也意味着只有当电压互感器的感抗与线路容抗在一定比例下,谐振才会产生。有人(HA.Peterson)对此曾做了专门的模拟试验,得到了谐振范围的曲线,如图5-3b 所示。模拟试验用互感器的 V-A 特性如图5-3 a。 5-3 a 非线性电感的伏安特性曲线 U—试验电源相电压 U —非线性电感额定电压 I*—电流标幺值 5-3b 不同谐振区域 010CxC, 0Lx —额定线电压下非线性电感的励磁感抗 从图 5-3b 可看出,谐振有可能是分频谐振(低于工频,一般为 21工频),也可能是工频谐振,或高频谐振。 图 5-3b 中 XC 为线路的每相对地电容(线性的),XL 为电压互感器每相绕组在U3电压下的励磁感抗。显然,当 XC / XL<0.01时,谐振不会发生,当 0.01≤XC / XL≤0.1 时,会发生分频谐振,而...

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