电容式电压互感器铁磁谐振及抑制-资料

1、电容式电压互感器铁磁谐振及抑制验。亠厶刖g电容式电压互感器（简称CVT是一种十分重要的高压输变 电设备，主 要用做电压测量和继电保护的信号取样装置，其电容分压器与阻波器结合 且能兼作载波通讯的滤波装置。它具有绝缘性能好，价格便宜等优点。还能避免因电磁式电压互感器与开关并联电容所产生的谐振过电压。因此，CVT日渐被电网所接受，在我省llOkV及以上变电站的415台电压互感器中CVT占206 台。但是目前我国生产CVT厂家逐渐增多，有些制造厂对某些技术并没有完全掌握，生产出厂的CVT在运行中暴露出不少的问题。最常见的问题是发生自身谐振。严重的CVT自身谐振事故，导致CVT损坏并退出运行。1、国内采

2、用的几种阻尼装置的工作机理1. 1CVT的自身谐振机理CVT本身的等值电路中就含有电容和非线性电感。具有发生串联谐振条件。在图1中，当发生一次侧突然合闸或二次侧短路、又突然消除等冲击时，过渡过程中产生的过电压会使中间变压器的铁心岀现饱和，励 磁电感 Lm呈非线性下降，回路的固有频率上升（Lm为中间变压器励磁电感,C为等值电容）可达到额 定频率的1 / 2, 1/3,1/5:此时,可能出现某一分数次谐波振荡，最常见的是1/3次谐波振荡，假如回路 中不存在阻尼，或阻尼参数不当。由于电源不断地供给能量，分数次铁 磁谐振就 会持续下去，谐振过电压的幅值可能达到额定电压的23倍。这个非真 实的电压 信号

3、传到次测量仪表和继电保护装置，将导致误指示或误动作，此外持续的 过电压作用，将危害互感器的绝缘。因此CVT在制造时，必须设置阻尼装 置，以抑 制铁磁谐振，否则不能投入运行，这是电力部反事故措施一再强调的。1. 2几种阻尼装置的优缺点1. 2. 1纯电阻阻尼器纯电阻阻尼器在剩余电压绕组的输岀端长期接入固定电阻，这种阻尼 装置结构简单，过去老式CVT使用较多。其缺点是功率消耗较大，影响测量 准确度和次输岀容量。目前已基本逐步淘汰。1. 2. 2电子型阻尼器电子型阻尼器如图2o当岀现过电压时，开关K合上，阻尼 器Z阻 尼铁磁谐振。其缺点是如果1个电子元件损坏就不能工作，已淘汰。1. 2. 3谐振型阻

4、尼器谐振型阻尼器如图3O又叫滤波型谐振阻尼器，由产生并联谐振的电 容器和电抗器以及阻尼电阻组成。整个装置接在额定电压为 100V的剩 余电压 绕组上，电容C和电感L在额定频率f下调至并联谐振状态。此时，回路 阻抗很 高，只有很小的电流流过阻尼电阻，对正常运行（额定频率）的影响可以忽略不 计。当岀现频率较低的分次铁磁谐振时，回路的并联谐振条件被破坏，阻抗下 降，电流剧增，瞬时在阻尼电阻上消耗很大功率，从而可达到有效地阻尼分 频谐振的 目的。此装置在发生分频谐振时将电阻R瞬时投入，正常(额定频率) 运行时又自动切除，避免了固定接入电阻所带来的不利影响。但仍存在一些缺占八、比当UN升高，电流 IR偏

5、大时(01-0. 05A)消耗掉一出容量无法提高。b瞬变响应特性差，CVT的剩余电压绕组是连接成开口三角的，作电网接地保护的信号输出用，要求有良好的响应特性。使用这种阻尼器后，当电网发生对地短路时，因其阻尼器贮能元件L, C的存在，使得二次 电压要经 过一短暂时间才能衰减到0o且由于回路参数不同，能量释放过程中，可能岀现低频衰减振荡，也可能按指数规律衰减。将对二次所接的快速保护动作有不良影响。若振荡衰减 的频率和系统频率相近，则影响更为严重。故瞬变响应要达到标准规定10%的要求，有一些困难，故目前也较少采用。1. 2. 4速饱和电感型阻尼器速饱和电感型阻尼器（如图4）是目前国内外较为常用的阻尼

6、器，国 内使用时间还不长。此种阻尼器在系统激发过电压时电抗器快速深度饱 和，电感 值下降，大电流通过串联电阻R产生很大的阻尼功率，能有效阻尼铁 磁谐振；在 正常运行条件下，阻尼器阻抗大消耗功率很小，对CVT误差影响很小。与谐振型阻尼器比较速饱和型阻尼器主要优点是有较好的瞬变响应特性，当一次侧发生对地短路时，在20ms以内，可使二次电压降到额定值的5%以下。剩余电压值接近于0,能够很好地满足快速继电保护的要求，目前国产的CVT开始 大量配置 该种阻尼器。2国内速饱和型阻尼器存在的问题据统计，过去我国也曾多次发生CVT自身谐振问题，但多数 为纯电阻 阻尼器，采用外接型，安装时未正确接入，或因电阻发

7、热烧坏开路所 致。但 自制造厂采用先进的速饱和阻尼器后，CVT自身谐振故障却有增无减，这 说明我国 一些制造厂在推广这项先进技术过程中，还存在不少未解决好的问题。据报道，国内由于CVT 二次CVT烧毁。18台CVT投CVT速饱和阻尼器参数选取不当，在额定电压下, 空载合闸运行时，不少产品曾发生过自身铁磁谐振现象，严重时导致如1997年10月14日在河北邯郸XX局贺兰变 运过程中（型号为0005H） 9台发生异常响声，开口三角电压高达2035V,被迫停止投运。厂家调换新品后，11月10日投运12台，仍有8台发生异 常响 声，开口三角电压高达2770V,波形畸变，再次被迫停止运行，2次投运 所岀现

8、的异常现象基本相同。厂方第2次所供产品是在原出厂试验项目的基础上， 又增加了试验项目，但到现场后谐振问题仍然没有得到解决。220kV主网2次送电操作不成功，影响工程投产近1个月，造成较大经济损失和不良的社会影 响。1999年我省同样发生一起新投CVT内部谐振事故。9月29日10 : 30,中调同意经母联开关对CVT充电（不带线路）；运行人员发现电压表指示异常（AB,AC相电压升高，BC相电压正常）；在二次岀口侧测电压，A相电压比B, C相电压明显升高。故障录波仪中调岀220kV母线电压波形，发现220RVI母 A相电压有畸变，B, C相电压正常，剩余电压绕组开口三角有较 高的零序电 压。故障录

9、波图如图5。录波图显示A相CVT产生了稳定的1/3次 谐波谐振；且 谐振过电压为1. 65倍额定电压。退出CVT后，经检查发现A相下部油箱烫手，温度很高，B,C相正常。其后在现场又对CVTAf进行了解体检查。检查发现CVT各部件，包括电容器、中间变压器及阻尼装置均属正常，各元件的连接正常，不存在开路问题。解体检查结果表明A相CVT状况与发生自身谐振有关，其现 象与自身 谐振现象相吻合，其CVT电磁单元是在谐振过电压作用下严重过激磁，电抗 器及中间变压器过电流，使温度剧烈升高，因而油箱烫手。但因 CVT退出及 时，未导致CVT烧坏。事故表明该速饱和阻尼装置不能有效地抑制分频谐 振，因而岀 现了稳

10、定的额定频率的1/3次分频谐振。本次事故发生后，厂家也对所有购进的速饱和阻尼器做了全 部检查,发现个别的阻尼器伏安特性确实不符合技术条件。分析认为：谐振产生的原因是由于CVT空载合闸时过电压的作用下， 当二次负荷接近于0,而阻尼器的特性不良，如速饱和电抗器的玻莫合金铁心特性没有达到要求，使中间变压器先于阻尼电抗器发生饱和而发生了分频 谐振，或 者后者饱和深度不够，串联电阻太小不能有效地抑制分频谐振使已形成的分频谐 振得以维持。3预防谐振的对策3. 1降低CVT中压变压器铁心的磁通密度，提高中间变压 器的饱和 点。例如额定工作磁密降至4000X 10- 4T左右。变压器伏安特性曲线 拐点必须高 于阻尼电抗器伏安特性曲线拐点约1倍左右。避免在过电压下中间变 压器先于 阻尼器而饱和形成谐振条件，失去了阻尼器的阻尼作用。3. 2严格控制速饱和电抗器的磁化特性。为使阻尼器能满 足阻尼铁磁 谐振的要求，又不至对CVT的准确度造成显著的不利影响，应当规定5UN下的阻尼电流范围。（不超过03A和不低于6A）,作 为CVT制 造厂的质3. 3合理选择阻尼器串联电阻。且电阻器功率选择恰当。既能产生较好阻尼作用，同时长期运行不发生烧坏。3. 4产品除通过型试试验外，对正常生产产品应每台进行 铁磁谐振试 验，尽可能模拟实际工况进行铁磁谐振试验，确保CVT在投入电网运 行时在过 电压作用下能有