CN108459285A

CN108459285A - 电压互感器铁磁谐振实验方法

Info

Publication number: CN108459285A
Application number: CN201710088751.7A
Authority: CN
Inventors: 赵宏岩; 赵书瑾
Original assignee: Wuhan Orig Technology Co Ltd
Current assignee: Wuhan Orig Technology Co Ltd
Priority date: 2017-02-20
Filing date: 2017-02-20
Publication date: 2018-08-28

Abstract

本发明涉及电压互感器铁磁谐振实验方法，属于电压互感器技术领域；按照接地电源系统实验接线，每两个电容器之间接入一个三角口的电压互感器，并加上电源，检查连接的端子与接线柱，测量是否正常运行；将检测结果，即各点的电压数值记录并存档；断开电源，将A相原接的意志电容断开，模拟线路在电源端完全短线，使得系统各相对地参数不平衡，同时与正常运行的电压值相对比，观察电压互感器铁磁谐振时的各个相量的变化，将动态变化通过电脑导出。设计合理，安全系数高，操作方便，灵活性好，各个相量之间稳定性高，方便数据的检测与导出，后续对比分析简单，且操作的成本低，可以检测并分析出电压互感器铁磁谐振的抑制点与相量，使得铁磁谐振技术进入了一个新的阶段。

Description

电压互感器铁磁谐振实验方法

技术领域

本发明涉及电压互感器铁磁谐振实验方法，属于电压互感器技术领域。

背景技术

电压互感器的基本结构和变压器很相似，它也有两个绕组，一个叫一次绕组，一个叫二次绕组。两个绕组都装在或绕在铁心上。两个绕组之间以及绕组与铁心之间都有绝缘，使两个绕组之间以及绕组与铁心之间都有电气隔离。电压互感器在运行时，一次绕组N1并联接在线路上，二次绕组N2并联接仪表或继电器。因此在测量高压线路上的电压时，尽管一次电压很高，但二次却是低压的，可以确保操作人员和仪表的安全。

电压互感器本身的阻抗很小，一旦副边发生短路，电流将急剧增长而烧毁线圈。为此，电压互感器的原边接有熔断器，副边可靠接地，以免原、副边绝缘损毁时，副边出现对地高电位而造成人身和设备事故。

测量用电压互感器一般都做成单相双线圈结构，其原边电压为被测电压(如电力系统的线电压)，可以单相使用，也可以用两台接成V-V形作三相使用。实验室用的电压互感器往往是原边多抽头的，以适应测量不同电压的需要。供保护接地用电压互感器还带有一个第三线圈，称三线圈电压互感器。三相的第三线圈接成开口三角形，开口三角形的两引出端与接地保护继电器的电压线圈联接。

正常运行时，电力系统的三相电压对称，第三线圈上的三相感应电动势之和为零。一旦发生单相接地时，中性点出现位移，开口三角的端子间就会出现零序电压使继电器动作，从而对电力系统起保护作用；线圈出现零序电压则相应的铁心中就会出现零序磁通。为此，这种三相电压互感器采用旁轭式铁心(10KV及以下时)或采用三台单相电压互感器。对于这种互感器，第三线圈的准确度要求不高，但要求有一定的过励磁特性(即当原边电压增加时，铁心中的磁通密度也增加相应倍数而不会损坏)

铁磁谐振，是电力系统自激振荡的一种形式，是由于变压器、电压互感器等铁磁电感的饱和作用引起的持续性、高幅值谐振过电压现象。

在实验中其实是很难模拟铁磁谐振的，由于某种外因使电压互感器的铁心趋于饱和，激磁电感急剧下降所致，但是电压互感器铁磁谐振会在使用中产生危险，因此通过改变电容的方式来保持参数的平衡从而使得实验切实可行。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构简单，设计合理、使用方便的电压互感器铁磁谐振实验方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：它包含以下步骤：

1、按照接地电源系统实验接线，每两个电容器之间接入一个三角口的电压互感器，并加上电源，检查连接的端子与接线柱，测量是否正常运行；

2、将检测结果，即各点的电压数值记录并存档；

3、断开电源，将A相原接的意志电容断开，模拟线路在电源端完全短线，使得系统各相对地参数不平衡，A相对地导纳为感性，B、C相为容性；

4、合上电压后，测量各相对地电压、中性点对地电压以及开口三角电压，将检测数据记录并存档，同时与正常运行的电压值相对比，观察电压互感器铁磁谐振时的各个相量的变化，将动态变化通过电脑导出；

5、分析步骤4中导出的相量变化图，查看异常变化处，根据对比做出判断(根据A相电压、对地电压和中性点位移电压值可以计算出适量与角度等参数)；

6、在A相无电容，而B、C相接一只电容的情况下，将电压互感器开口三角绕组上并接200W的灯泡，接通电源后，测量相关电压；

7、将步骤6中测量的电压数值记录并存档，同时分析哪一部分可以一直铁磁谐振，并通过数据与仪器检测出原因，将数据通过电脑生产图形，并导出；

8、将200W的灯泡换成100W，重复步骤6、7，将数据通过电脑生产图形，并导出；

9、在A相无电容，而B、C相接一个电容的情况下，将开口三角绕组短接，在高压侧中性点串接一台零序电压互感器一次绕组，测量零序电压互感器二次侧电压，说明零序电压互感器一直对磁铁谐振起作用；

10、将分析数据通过电脑生产图形，并导出；

11、在A相无电容，而B、C相接一个电容的情况下，电压互感器原边中性点经500-1000欧电阻接地，合上电源后测量相关电压，记录测量数据结构，并分析这一措施对一直铁磁谐振的作用；

12、将上述电脑中导出的图形通过对比进行分析，得出结论。

作为优选，所述步骤6中三相电压同时升高，中性点有电压，这时电压互感器一次电流可达正常额定电流的30～50倍以致更高；中性点电压频率大多数低于1/2工频；高次谐波共振，三相电压同时升高，中性点有较高电压，频率主要是三次谐波。

作为优选，操作过程中，当线路发生单相接地时，电力网的零序电压(即中性点位移电压)就按比例关系感应至开口三角绕组的两端，使信号装置发出接地指示；显然在发生上述铁磁谐振现象时，位移电压同样会反映至开口三角绕组的两端，从而发生虚幻接地信号。

作为优选，操作过程中，当电网发生冲击扰动时，如开关突然合闸，或线路中发生瞬间弧光接地现象等，都可能使一相或两相对地电压瞬间升高。如果由于扰动导致A相对地电压瞬间升高，这使得A相互感器的励磁电流突然增大而发生饱和，其等值励磁电感相应减小，这样，三相对地负荷变成不平衡了，中性点就发生位移电压。

本发明中如中性点绝缘的电源对三相非线性电感供电。由于未构成三次谐波电流的通路，故各相中出现三次谐波电压，并在辅助绕组开口三角处产生各相三次谐波电压合成电压。当不大的对地电容与互感器并联形成振荡回路，其振荡回路的固有频率为适当数值时将引起甚高的三次谐波过电压。三次谐波共振的发生，需要足够高的运行电压，因为电压低时互感器饱和甚微，它所含的三次谐波将极校基频情况下的电压升高，是因为随铁心电感饱和程度不同，合成导纳可能呈电容性或电感性。回路中电流变化时，合成导纳的数值和相位将显著变化，显然随三相线路各相中电压电流数值不同，各相合成导纳的数值和相位差别将很大，因而引起中性点位移，并使某些相电压升高。

本发明中谐振回路中铁心电感为非线性的，电感量随电流增大、铁心饱和而趋于平稳；且需要一定的激发条件，使电压、电流幅值从正常工作状态转移到谐振状态。如电源电压暂时升高、系统受到较强烈的电流冲击等；

本发明的操作过程中存在自保持现象，激发因素消失后，铁磁谐振过电压仍然可以继续长期存在；铁磁谐振过电压一般不会非常高，过电压幅值主要取决于铁心电感的饱和程度。

本发明有益效果为：本发明所述的电压互感器铁磁谐振实验方法，设计合理，安全系数高，操作方便，灵活性好，各个相量之间稳定性高，方便数据的检测与导出，后续对比分析简单，且操作的成本低，可以检测并分析出电压互感器铁磁谐振的抑制点与相量，使得铁磁谐振技术进入了一个新的阶段，本发明具有工艺简单，设置合理，操作成本低等优点。

具体实施方式

本具体实施方式包含以下步骤：

2、将检测结果，即各点的电压数值记录并存档；

6、在A相无电容，而B、C相接一只电容的情况下，将电压互感器开口三角绕组上并接200W的灯泡，接通电源后，测量相关电压；三相电压同时升高，中性点有电压，这时电压互感器一次电流可达正常额定电流的30～50倍以致更高；中性点电压频率大多数低于1/2工频；高次谐波共振，三相电压同时升高，中性点有较高电压，频率主要是三次谐波；

10、将分析数据通过电脑生产图形，并导出；

操作过程中，当线路发生单相接地时，电力网的零序电压(即中性点位移电压)就按比例关系感应至开口三角绕组的两端，使信号装置发出接地指示；显然在发生上述铁磁谐振现象时，位移电压同样会反映至开口三角绕组的两端，从而发生虚幻接地信号；当电网发生冲击扰动时，如开关突然合闸，或线路中发生瞬间弧光接地现象等，都可能使一相或两相对地电压瞬间升高。如果由于扰动导致A相对地电压瞬间升高，这使得A相互感器的励磁电流突然增大而发生饱和，其等值励磁电感L1相应减小，以致Y1≠Y0，这样，三相对地负荷变成不平衡了，中性点就发生位移电压。

本具体实施方式中如中性点绝缘的电源对三相非线性电感供电。由于未构成三次谐波电流的通路，故各相中出现三次谐波电压，并在辅助绕组开口三角处产生各相三次谐波电压合成电压。当不大的对地电容与互感器并联形成振荡回路，其振荡回路的固有频率为适当数值时将引起甚高的三次谐波过电压。三次谐波共振的发生，需要足够高的运行电压，因为电压低时互感器饱和甚微，它所含的三次谐波将极校基频情况下的电压升高，是因为随铁心电感饱和程度不同，合成导纳可能呈电容性或电感性。回路中电流变化时，合成导纳的数值和相位将显著变化，显然随三相线路各相中电压电流数值不同，各相合成导纳的数值和相位差别将很大，因而引起中性点位移，并使某些相电压升高。

本具体实施方式中谐振回路中铁心电感为非线性的，电感量随电流增大、铁心饱和而趋于平稳；且需要一定的激发条件，使电压、电流幅值从正常工作状态转移到谐振状态。如电源电压暂时升高、系统受到较强烈的电流冲击等；本具体实施方式的操作过程中存在自保持现象，激发因素消失后，铁磁谐振过电压仍然可以继续长期存在；铁磁谐振过电压一般不会非常高，过电压幅值主要取决于铁心电感的饱和程度。

本具体实施方式有益效果为：本具体实施方式所述的电压互感器铁磁谐振实验方法，设计合理，安全系数高，操作方便，灵活性好，各个相量之间稳定性高，方便数据的检测与导出，后续对比分析简单，且操作的成本低，可以检测并分析出电压互感器铁磁谐振的抑制点与相量，使得铁磁谐振技术进入了一个新的阶段，本具体实施方式具有工艺简单，设置合理，操作成本低等优点。

以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.电压互感器铁磁谐振实验方法，其特征在于：它包含以下步骤：

(1)、按照接地电源系统实验接线，每两个电容器之间接入一个三角口的电压互感器，并加上电源，检查连接的端子与接线柱，测量是否正常运行；

(2)、将检测结果，即各点的电压数值记录并存档；

(3)、断开电源，将A相原接的意志电容断开，模拟线路在电源端完全短线，使得系统各相对地参数不平衡，A相对地导纳为感性，B、C相为容性；

(4)、合上电压后，测量各相对地电压、中性点对地电压以及开口三角电压，将检测数据记录并存档，同时与正常运行的电压值相对比，观察电压互感器铁磁谐振时的各个相量的变化，将动态变化通过电脑导出；

(5)、分析步骤(4)中导出的相量变化图，查看异常变化处，根据对比做出判断；

(6)、在A相无电容，而B、C相接一只电容的情况下，将电压互感器开口三角绕组上并接200W的灯泡，接通电源后，测量相关电压；

(7)、将步骤(6)中测量的电压数值记录并存档，同时分析哪一部分可以一直铁磁谐振，并通过数据与仪器检测出原因，将数据通过电脑生产图形，并导出；

(8)、将200W的灯泡换成100W，重复步骤(6)、(7)，将数据通过电脑生产图形，并导出；

(9)、在A相无电容，而B、C相接一个电容的情况下，将开口三角绕组短接，在高压侧中性点串接一台零序电压互感器一次绕组，测量零序电压互感器二次侧电压，说明零序电压互感器一直对磁铁谐振起作用；

(10)、将分析数据通过电脑生产图形，并导出；

(11)、在A相无电容，而B、C相接一个电容的情况下，电压互感器原边中性点经500-1000欧电阻接地，合上电源后测量相关电压，记录测量数据结构，并分析这一措施对一直铁磁谐振的作用；

(12)、将上述电脑中导出的图形通过对比进行分析，得出结论。

2.根据权利要求1所述的电压互感器铁磁谐振实验方法，其特征在于：所述步骤(6)中三相电压同时升高，中性点有电压，这时电压互感器一次电流可达正常额定电流的30～50倍以致更高；中性点电压频率大多数低于1/2工频；高次谐波共振，三相电压同时升高，中性点有较高电压，频率主要是三次谐波。

3.根据权利要求1所述的电压互感器铁磁谐振实验方法，其特征在于：操作过程中，当线路发生单相接地时，电力网的零序电压，就按比例关系感应至开口三角绕组的两端，使信号装置发出接地指示；显然在发生上述铁磁谐振现象时，位移电压同样会反映至开口三角绕组的两端，从而发生虚幻接地信号。

4.根据权利要求1所述的电压互感器铁磁谐振实验方法，其特征在于：操作过程中，当电网发生冲击扰动时，如开关突然合闸，或线路中发生瞬间弧光接地现象等，都可能使一相或两相对地电压瞬间升高；如果由于扰动导致A相对地电压瞬间升高，这使得A相互感器的励磁电流突然增大而发生饱和，其等值励磁电感相应减小，这样，三相对地负荷变成不平衡了，中性点就发生位移电压。