电力系统中的电容和电阻元件一般可认为是线性参数。可是电感元件则不然,由于振荡回路中包含不同特性的电感元件,相应的谐振过电压有三种不同的类型。
1.线性谐振过电压
电路中的电感L与电容C、电阻R一样,都是常数。这类线性电感元件主要有不带铁芯的电感元件(如输电线路的电感、变压器的漏电感)及激磁特性接近线性的带铁芯的电感元件(如消弧线圈)。它们与系统中的电容元件形成串联回路,当交流电源的频率接近于回路的自振频率时,回路的感抗和容抗相等或相近而互相抵消,回路中产生串联谐振。串联谐振将在回路的电感和电容上产生远大于电源电压的过电压,回路电流受回路电阻限制。
2.参数谐振过电压
系统中某些元件的电感会发生周期性变化,如发电机转动时其电感的大小随着转子位置的不同而周期性地变化(凸极发电机的同步电抗在X d与X q之间周期变化)。当发电机带有电容性负载(如一段空载线路),参数配合不当时,就有可能引发参数谐振现象。
由于回路中有损耗,所以只有当参数变化所吸收的能量(由原动机供给)足以补偿回路中的损耗时,才能保证谐振的持续发展。从理论上来说,这种谐振的发展将使振幅无限增大,而不像线性谐振那样受到回路电阻的限制;但实际上当电压增大到—定程度时,电感一定会出现饱和现象,从而使回路自动偏离谐振条件,使过电压不致无限增大。
3.铁磁谐振过电压(www.xing528.com)
铁磁谐振仅发生在含有铁芯电感的电路中。当电感元件带有铁芯(如变压器、电压互感器等)时,一般都会出现饱和现象,这时电感不再是常数,而是随着电流或磁通的变化而变化,在满足一定条件时,就会产生铁磁谐振现象。铁磁元件的饱和特性使其电感值呈现非线性特性,所以铁磁谐振又称为非线性谐振。
铁磁谐振过电压具有一系列不同于其他谐振过电压的特点,可在电力系统中引发某些严重事故,下面将对此进行较详细的分析。500kV变电站主变35kV侧站用变压器合闸送电时谐振故障录波如图3-9所示。
图3-9 500kV变电站主变35kV侧站用变压器合闸送电时谐振故障录波
图3-10 铁芯元件的非线性特性
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