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国地税合并方案
L远大于电网对地电容的容抗XC,即XL与XC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XL与X假两性人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。
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:
(1)
, 代入得:
(2)
由(2)式可看出,当时则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。
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5-3 a非线性电感的伏安特性曲线
U—试验电源相电压 Uϕ—非线性电感额定电压 I*—电流标幺值
5-3b 不同谐振区域
, —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电压下的励磁感抗。显然,当XbssC / 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,而且起振电压很低;当0.1≤XC / XL≤蔡慧微博1时会发生工频谐振(基波),XC / XL≥1时进入高频谐振区。
由此可以看出,分频谐振是容易发生的。西安交通大学用大一互提供的JDZX18-10,JDZX9-10G及JDZX9-35Q电压互感器的V-A刘秀发明了共享特性采用EMTP电磁暂态软件进行了仿真计算,其谐振范围与上模拟试验曲线有些差别,例如:=0.00159~0.0133,发生分频谐振,=0.00159~0.312发生基频谐振,=0.133~26.7,发生高频谐振。