變電站二次運行過電壓的相關問題
1、運行過電壓的產(chǎn)生機理:變電站二次回路中有許多不同功能的線圈,它們都有一定的電感量。除了這些線圈的電感外,線圈導線和匝之間還有電阻和分布電容。如果把分布電容換成等效集中電容并聯(lián)在線圈兩端,就形成了RLC阻尼振蕩電路。其繼電器的觸點充當回路中的開關。從電氣工程中可以知道,當電路開關斷開時,往往會產(chǎn)生很大的反電動勢。電容器兩端的電壓按一定規(guī)律變化,其電壓波形為正弦衰減振蕩電壓。因為這個電壓不受電源控制,所以也稱為自由分量電壓。該電壓在稍長的 1/4 周期后達到最大值。當電阻值較小時,電容兩端的電壓最大,往往比電源電壓高幾倍或十幾倍,是工作時產(chǎn)生的過電壓。
2、運行過電壓的危害:當電網(wǎng)發(fā)生事故或斷電時,突然切斷電感電路的電流會產(chǎn)生過電壓。在關斷過程中,觸點之間的距離在達到足夠大的距離之前就斷開了。當高壓進入直流工作電源系統(tǒng)時,耐壓等級較低的半導體器件會受到不同程度的損壞和影響。由于半導體器件的過壓耐受水平較低,因此它們很敏感,可能會導致?lián)p壞或故障。而且對電磁元件影響很小,因為它的絕緣等級高,而且它的動作過程有一定的慣性,所以不會引起誤動作影響正常工作。
3、操作過電壓的傳輸路徑:操作過電壓的傳輸是一種電能傳輸過程,任何電能傳輸都是通過電、磁通道實現(xiàn)的。當次級電路突然切斷感應電路的電流時,產(chǎn)生的工作過電壓會通過觸點之間的電弧引入直流系統(tǒng),另一方面,原線圈的磁場能量會轉化為分布電容的電場能量。說明分布電容起到傳遞過電壓的作用。其次,磁場的耦合作用也會傳遞過電壓。過電壓裝置的振蕩電流產(chǎn)生交變磁場。一些磁力線耦合到受干擾的電路,并產(chǎn)生感應電勢。這是磁場耦合傳輸?shù)倪^電壓。第三,次級電路運行時,電壓通常很大,電流不一定很大。控制電路常采用多芯電纜。電纜線芯平行且緊密,靜電互感較大。大部分的磁力線集中在斷路器、繼電器、跳閘線圈等核心線圈電路中。鐵芯間磁力線少,互感小。因此,工作過電壓遠大于感應電壓,這也說明過電壓主要通過分布電容傳輸。
4、工作過電壓的預防措施:當電感電路的電流突然切斷時,會產(chǎn)生工作干擾電壓,其特點是幅值大、頻率高。大振幅會產(chǎn)生過電壓,高頻很容易通過分布電容傳輸。基于此特性,采取以下預防措施: 1. 非線性電阻并聯(lián)在線圈上。二極管是常用的非線性電阻。為防止工作時出現(xiàn)過電壓,常用的方法是在線圈兩端并聯(lián)一個非線性電阻。當電感電路的電流突然被切斷時,往往會產(chǎn)生很大的反電動勢。由于二極管并聯(lián),反電動勢通過二極管短路。線圈中的自由分量電流呈指數(shù)衰減。線圈的端電壓等于二極管的壓降,其值遠小于電源電壓。這樣,二極管就可以消除振蕩過電壓的產(chǎn)生。但這種方法不適用于交流電路。2在線圈兩端并聯(lián)阻容支路 這種方法不僅適用于直流電路,也適用于交流電路。連接方式是在線圈兩端并聯(lián)阻容支路。在增加的并聯(lián)支路形成的回路中,電阻被調整到一個臨界值,所以當開關切斷載流線圈電流時不會發(fā)生振蕩。另一方面,由于兩個支路的時間常數(shù)相等,所以無論總電流如何隨時間變化,兩個分支中的自由電流分量總是大小相等,方向相反。電源支路中的自由電流分量為零,即當開關切斷線圈電流時,線圈兩端的電壓為零。因此,這種連接方式不僅可以消除操作過電壓,而且可以消除感性負載切斷時開關觸點之間產(chǎn)生的電弧和火花。3. 使用帶金屬屏蔽的電纜。當二次回路中的電纜靠得很近時,一根電纜的高頻電壓會通過分布電容傳遞到附近的另一根電纜芯線。傳輸時最好使用帶金屬屏蔽層的電纜,并將電纜兩端的屏蔽層接地,使大部分運行過電壓的磁力線集中在屏蔽層內,不會進入電纜,從而避免過電壓轉移。如果電纜沒有金屬屏蔽層,將電纜中的備用電纜芯接地也可以降低運行過電壓傳輸?shù)挠绊憽T诓扇〈胧┓乐惯^電壓干擾運行的同時,還應注意不要影響設備的正常運行。