[发明专利]一种抑制铁磁谐振的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种GIS变电站领域，尤其涉及一种能够抑制电磁式电压互感器引起的铁磁谐振的方法。

背景技术

目前，伴随着全国各地电网改造和扩建工程的大量进行，低至10kV、高至500kV的配网结构都发生了较大的变化，这使得整个电网变得更加灵活和坚强。但由于电网结构的复杂化，以前电网中很少发生的铁磁谐振现象，现在却时有发生。特别是在目前550kV GIS(金属封闭开关设备)中，在断路器断口间一般配置有改善断口电压分布特性的并联电容器，当母线停电操作断路器断开时，此时母线上的电磁式电压互感器有可能会产生持续的低频电压(即铁磁谐振现象)。由断路器断口间的电容、GIS母线的对地电容以及电压互感器的非线性电感所构成的串联LC回路是产生铁磁谐振的主要因素。

以变电站的单母线接线图为例，如图1所示，当断路器GCB2、GCB3分闸，断路器GCB1最后断开时，电压互感器VT可能会发生铁磁谐振。GCB断口配置有并联电容器，其二次等价回路如图2。铁磁谐振发生时，电压互感器VT的过电压幅值一般不高，但励磁电流往往很大，可能达到正常电流的几百甚至上千倍，时间过长会烧毁线圈，甚至造成电压互感器VT的损坏以及诱发更为严重的电力系统事故。

发明内容

本发明的目的是提供一种抑制铁磁谐振的方法，能够有效地避免由于铁磁谐振而造成的电力系统事故。

本发明采用下述技术方案：一种抑制铁磁谐振的方法，包括以下步骤：(1)、利用EMTP解析方法推断电压互感器铁磁谐振发生的范围和工况；(2)、确定可饱和电抗器的励磁特性和线圈内阻参数；(3)、将满足参数条件的可饱和电抗器的两个接线端子与电压互感器二次绕组的端子连接。

所述的步骤(2)中可饱和电抗器的参数的确定过程为：根据电压互感器的励磁特性、断路器的断口电容及母线对地电容的数值，采用EMTP解析的方法验证使可饱和电抗器的励磁特性和线圈内阻满足在低频电压时先于电压互感器之前饱和，并通过线圈内阻消耗低频电压的能量。

本发明在GIS电站，可以有效地避免由于铁磁谐振而造成的电压互感器VT发热损坏故障及设备损坏事故，能够消除电力网络系统中可能发生铁磁谐振的安全隐患，对电网的安全运行起到重要的保障作用，从而产生重要的社会和经济效益。

附图说明

图1为变电站单母线接线图；

图2为铁磁谐振的等价回路图；

图3为静电电容的放电(振荡形式)波形图；

图4为电压互感器的励磁特性示意图；

图5为GIS母线对地电容C2放电时电感L上的电流；

图6为发生铁磁谐振时电压互感器二次电压1/3分频谐振的波形示意图；

图7为发生铁磁谐振时电压互感器二次电压1/5分频谐振的波形示意图；

图8为铁磁谐振发生范围示意图；

图9为发生铁磁谐振的特殊工况示意图；

图10为电压互感器与可饱和电抗器的接线图；

图11为电压互感器与可饱和电抗器的励磁特性示意图；

图12某电站主接线示意图；

图13未加装可饱和电抗器的EMTP解析模型；

图14加装可饱和电抗器后的EMTP解析模型。

具体实施方式

本发明通过对铁磁谐振产生的过程进行理论分析、仿真解析和实践验证，结合GIS电站工程实际参数，利用EMTP(电磁暂态程序，是用于电力系统电磁暂态分析的仿真软件，)解析方法推断电压互感器VT铁磁谐振发生的范围和特殊工况并确定可饱和电抗器的参数，将可饱和电抗器加装在电压互感器VT的二次侧，来达到抑制铁磁谐振产生的目的。

铁磁谐振发生的现象分析：如图2所示为铁磁谐振的等价回路，其中R为电压互感器VT一次线圈电阻，L为电压互感器的电感，E为电源电压，C1为断路器的断口电容，C2为GIS母线对地电容。

(1)断路器GCB刚断开的瞬时，电容C2上残留的电荷(最大相当于E的峰值)会对电感L进行放电。通常情况下电容C2一般很小(数千pF)，因此其放电电压是一种低频振荡衰减波形，在R、L、C组成的串联回路中，当满足一定参数条件即R²＜4L/C时，其放电电压如图3所示。C2上的放电电压Uc和放电电流i分别如式(1)和式(2)所示：