供电系统“治未病”
yxdlkj
yxdlkj Lv.5
2008年02月06日 00:13:52
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《黄帝内经》:“是故圣人不治已病治未病,不治已乱治未乱,此之谓也。夫病已成而后药之,乱已成而后治之,譬犹渴而穿井,斗而铸锥,不亦晚乎。” 供电系统故障及事故基本上是绝缘弱化后受过电压的冲击造成,过电压是系统最大的杀手。 过电压产生的根源。系统受到的“激励”能量注入到系统电感、电容中,电感电容储存的非工频能量相互交换产生过电压,系统存在很小的电阻消耗此能量,经过700~1500ms消失。 中性点虚拟接地装置原理:使用特殊材料的变压器二次侧形成开口三角接入大功率电阻,功率几~几十kVA,快速消耗“激励”能量从源头根除过电压。

《黄帝内经》:“是故圣人不治已病治未病,不治已乱治未乱,此之谓也。夫病已成而后药之,乱已成而后治之,譬犹渴而穿井,斗而铸锥,不亦晚乎。”
供电系统故障及事故基本上是绝缘弱化后受过电压的冲击造成,过电压是系统最大的杀手。
过电压产生的根源。系统受到的“激励”能量注入到系统电感、电容中,电感电容储存的非工频能量相互交换产生过电压,系统存在很小的电阻消耗此能量,经过700~1500ms消失。
中性点虚拟接地装置原理:使用特殊材料的变压器二次侧形成开口三角接入大功率电阻,功率几~几十kVA,快速消耗“激励”能量从源头根除过电压。
中性点虚拟接地装置(合肥溢鑫电力科技有限公司研发)主动式彻底消除过电压产生的根源,阻止过电压的形成。一方面,防止过电压冲击系统绝缘,预防系统因过电压冲击而绝缘老化;另一方面,防止过电压冲击老化的绝缘发生故障,大幅降低系统发生故障的概率;再者,故障发生时消除故障,保障系统安全运行。
正如唐代著名医学家孙思邈所说“消未起之患,治未病之疾,医之于无事之前”,中性点虚拟接地装置正是消除了过电压产生的根源,防患于未然,既治标又治本,克服了目前保护只治标不治本的缺陷。
系统安装中性点虚拟接地装置,就如元代著名医学家朱丹溪所说“未病而先治,所以明摄生之理。长如是则思患而预防之者,何患之有哉?”
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yxdlkj
2008年03月16日 19:59:16
22楼
3.系统线性谐振过电压
资料一P304:如图2,系统无耗自振频率ω0= 1/√LC,μ=R/2L,当ω0是电源频率整倍数时,系统如有风吹草动,就会发生事故。
μ/ω0的比值决定了系统的稳定性,对于供电系统送电距离长有较大的R,且架空线路对地电容很小,而对企业变电所送电距离很短有很小的R,且电缆线路对地电容很大,因此,企业变电所设计更要注意系统可能出现线性谐振,系统操作、不对称接地故障、断线(熔断器一相、而相熔断)时系统发生线性谐振。
对地电容会受温度、湿度的影响发生变化,而系统的电源频率也在波动,有可能ω0是电源频率整倍数。
由于系统中R都很小,均无法阻尼线性谐振。
中性点虚拟接地增大了零序阻抗的电阻R值,增大μ值,使μ/ω0远大于1,系统自振角频率远离无耗自振频率ω0,故可拒绝系统线性谐振。

图2
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yxdlkj
2008年04月02日 21:06:24
23楼
4. 铁磁谐振谐振过电压
PT铁磁谐振是系统较常发生的故障,其危害大家也比较清楚,PT铁磁谐振具有7大性质:
※很大的范围内的C值都可能发生;
※需要“激发”才能发生,如变压器突然合闸、故障等产生的“激励”;
※C值太大时出现铁磁谐振的可能性将减少;小系统容易发生铁磁谐振。
※过电压幅值一般不会很高,电流却很大;
※谐振状态可能自保持;
※电流引起电压“翻相”现象;
※具有各次谐波谐振。
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yxdlkj
2008年04月04日 14:16:28
24楼
资料二P40指出:“要彻底根除基波铁磁谐振,必须人为地加大电阻R, ……谐振就不能自保持了。…… R>E/I”。
资料一P313 :“若在回路中人为地增加R值,……,则此非线性电感回路在相应的E值作用下,只有非谐振工作点,根除了产生工频谐振的可能性。”。“现将产生非线性谐振的条件归纳如下:……,谐振回路的损耗电阻小于临界值,……”,也就是谐振回路的损耗电阻大于临界值时,PT就不会发生铁磁谐振。见附件二,P313
中性点虚拟接地,就是加大零序电阻,使R远大于E/I,因此具有中性点虚拟接地装置根本不会发生铁磁谐振。从能量的角度来看,就是虚拟接地吸收的能量远大于铁磁谐振饱和“激发”的能量,PT铁心恢复正常。
资料一P319附件三,可看出,无论二次谐波、三次谐波、基波、1/2次谐波PT铁心饱和过电压,开口三角都有输出,中性点虚拟接地装置就能消耗谐振能量,只要消耗的能量大于铁心饱和“激发”的能量,PT铁心就能恢复正常,阻止谐振。
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yxdlkj
2008年04月14日 16:55:32
25楼
5. 断线谐振过电压
断线谐振是线性谐振前面已经介绍,这里要指出的是,因为企业变电所出现距离较短R值小,系统相对容易发生线性谐振,在设计时慎用高压熔断器。
如装有虚拟接地装置,可放心使用熔断器。但注意三相变压器不能缺相运行。
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yxdlkj
2008年04月23日 16:11:17
26楼
6. 参数谐振过电压
参数谐振就是系统参数的周期变化,产生周期的“激发”能量,由于系统中的电阻很小,无法消耗掉这种周期的“激发”能量,在系统中积累产生过电压,这主要对发电机、变压器而言。参见附件四(资料二P42-43)。
同步自励磁,发电机转子受原动机的驱动而旋转时,定子绕组的电感将周期性的改变,在一定条件下,就会出现参数谐振。快速励磁自动调节器可以解决。
异步自励磁,电机处于异步状态,定子绕组的旋转磁场将切割转子绕组定子绕组将感应出角频率ω0及2ω-ω0的电动势,定子的电流将具有拍频性质。异步自励磁过电压上升速度很快,必须立即从系统中切除电机,以免造成事故。
自参数谐振,变压器铁心饱和在工频作用下以2倍频率变化,产生谐振。目前由于竞争,变压器的磁通密度设置很高,很容易饱和,设计时必须注意。
中性点虚拟接地可加大消耗参数变化“激发”的能量,使消耗的能量大于参数变化“激发”的能量,从而系统不能形成参数谐振。
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yxdlkj
2008年04月24日 18:28:20
27楼
7. 投切元件操作过电压
操作过电压是系统最常见的过电压,对系统绝缘的冲击也最多,防止了操作过电压就可降低故障发生的概率,延长系统寿命。
真空断路器操作过电压主要表现在以下三个方面。
  (1) 截流过电压。由于真空断路器有良好的灭弧性能,当开断小电流时,电弧在过零前就会熄灭,由于电流被突然切断,其滞留于变压器、电抗器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。对于变压器、电抗器,特别是空载或容量较小时,则相当于一个大的电感,且回路电容量较小,因此会产生高的过电压,特别是开断空载变压器、电抗器时更危险。从理论上讲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,不能根除在切断小电流时出现的过电压。
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yxdlkj
2008年04月26日 16:00:45
28楼
  (2) 多次重燃过电压。多次重燃过电压是由于弧隙发生多次重燃,电源多次向变压器、电抗器电容进行充电而产生的。在真空断路器切断电流的过程中,触头的一侧为工频电源,另一侧为LC回路充放电的振荡电源,如果触头间的开距不够大,两个电压叠加后就会使弧隙之间发生击穿,断路器的恢复电压就会升高。如果触头开距不够大,就会发生第二次重燃,再灭弧、再重燃以致发生多次重燃现象,多次的充放电振荡,触头间的恢复电压逐级升高,负载端的电压也不断升高,致使产生多次重燃过电压,损坏变压器、电抗器等设备。
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yxdlkj
2008年04月28日 12:51:54
29楼
  (3) 三相开断过电压。三相开断过电压是由于断路器首先开断相弧隙产生重燃时,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,在其他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。在开断中小容量变压器、电抗器或轻负载情况下容易出现三相开断过电压。
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yxdlkj
2008年05月02日 00:07:59
30楼
※空载变压器、电抗器投切过电压
※电容器、空载线路投切过电压
※合空母线过电压
※投切电机过电压
※系统扰动过电压
※突然甩负荷过电压
※发电机并网过电压
中性点虚拟接地操作“激发”的能量,使操作过电压无法形成,从源头上根除了操作过电压危害,降低故障发生概率,延长系统寿命。
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yxdlkj
2008年05月03日 11:28:46
31楼
8.雷击后避雷器残压下的电荷消耗
雷击发生后氧化锌过电压保护器的1mA参考电压在2.3倍左右,其对应的电荷储存在系统对地电容上,其与相电压叠加形成过电压,详细参见资料一P285。
其能量被虚拟接地吸收泄放,防止了其与相电压叠加产生的工频过电压危害系统绝缘。

图 3
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