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35kV中性点不接地系统铁磁谐振过电压及其抑制措施研究

作　者: 吴昊
导　师: 姚建刚
学　校: 湖南大学
专　业: 电气工程
关键词: 铁磁谐振 电磁式电压互感器 过电压 过电流 EMTP
分类号: TM864
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


35kV中性点不接地系统中，广泛采用电磁式电压互感器（PT），在系统断路器操作或者发生故障引起一系列电磁暂态过程中，PT由正常工作状态进入饱和状态，当PT的电感参数与系统中的电容参数相匹配时，就会发生铁磁谐振，铁磁谐振过电压严重影响了整个系统的安全稳定运行。目前虽有多种抑制铁磁谐振的措施，但是由于不同系统具有不同的接线方式和运行方式，以及铁磁谐振现象的复杂性和随机性，使得各种抑制措施都有一定的局限性和适用范围，不能通用，也不能从根本上消除谐振。因此，必须针对具体的变电站系统进行铁磁谐振深入研究，通过对多种消谐措施的有效性和适应性分析比较，得出消谐措施抑制谐振过电压、过电流的规律，为实际工程中消谐措施的选择提供参考依据。本文首先通过试验得到35kV系统常用的PT的空载伏安特性曲线，采用逐点递推法将伏安特性曲线转化为磁链电流特性曲线，其次依据某典型35kV中性点不接地系统实际接线图，运用电磁暂态仿真计算软件（ATP-EMTP）建立系统仿真计算模型，在分析铁磁谐振产生机理的基础上，综合考虑多种铁磁谐振影响因素如系统运行方式、外界激发方式、单相接地故障点接地电阻值、单相接地故障消失时刻等，并进行计算与分析，研究得出其对铁磁谐振影响的规律。最后，本文对常用的消谐方法在该仿真系统中的适应性进行了定量分析比较。仿真计算结果表明：单相接地故障消失是配电网中最容易激发分频铁磁谐振的一种激发方式，现有的几种消谐措施都能够在一定程度上消除或者减弱谐振，但是都存在一定的优缺点和适用局限性。PT高压侧中性点经非线性电阻消谐器接地能够有效地抑制铁磁谐振，实际使用过程中应当注意非线性电阻的热容量要满足要求，以及开口三角的接地信号装置的可靠发信不受影响；采用4PT法抑制谐振时，会在闭口三角绕组产生较大的环流，进而烧坏PT；PT开口三角接入阻尼电阻抑制单相接地故障激发的谐振时，应尽量使电阻在单相接地故障消失后瞬间接入，同时选择合理的阻尼电阻值。针对本文所研究的接线方式和运行方式的系统，为了同时达到抑制由于单相接地故障消失而激发的频率较低的分频谐振过电压和PT高压侧过电流的目的，可以依次选用系统中性点经消弧线圈接地、PT中性点经非线性电阻消谐器接地、4PT法这三种方法，其中PT的开口三角形绕组接入阻尼电阻这种方法不能有效的抑制分频谐振所产生的流过PT高压侧绕组的过电流，而系统中性点经消弧线圈接地这种方法抑制过电流的效果最好。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-10
第1章 绪论  10-17
  1.1 论文的研究背景和意义  10-11
    1.1.1 铁磁谐振的特点和危害  10-11
    1.1.2 本文的研究意义  11
  1.2 铁磁谐振的研究现状  11-16
    1.2.1 铁磁谐振的研究方法  11-12
    1.2.2 常用的抑制 PT 饱和引起铁磁谐振的措施  12-16
  1.3 本文的主要工作内容  16-17
第2章 系统仿真模型的建立  17-23
  2.1 引言  17
  2.2 系统模型的建立及相关参数的确定  17-22
    2.2.1 系统电源  17-18
    2.2.2 主变压器  18
    2.2.3 35kV 出线参数  18-19
    2.2.4 电磁式电压互感器（PT）  19-22
  2.3 本章小结  22-23
第3章 系统铁磁谐振影响因素的计算与分析  23-45
  3.1 引言  23
  3.2 PT 饱和引起铁磁谐振现象的基本原理  23-27
  3.3 影响铁磁谐振过电压与过电流的因素  27-44
    3.3.1 系统运行方式对铁磁谐振的影响  27-32
    3.3.2 不同激发方式对铁磁谐振的影响  32-39
    3.3.3 单相接地故障时故障点接地电阻对谐振的影响  39-40
    3.3.4 单相接地故障消失时刻对铁磁谐振的影响  40-43
    3.3.5 PT 高压侧绕组等值直流电阻值对铁磁谐振的影响  43-44
  3.4 本章小结  44-45
第4章 抑制铁磁谐振方法的仿真比较与分析  45-64
  4.1 引言  45
  4.2 现有的几种抑制铁磁谐振的措施  45-61
    4.2.1 PT 高压侧中性点接非线性电阻消谐器  45-50
    4.2.2 PT 高压侧中性点经单相 PT 接地(4PT 法)  50-52
    4.2.3 增大系统对地电容  52-55
    4.2.4 在开口三角绕组两端接入阻尼电阻  55-59
    4.2.5 系统中性点经消弧线圈接地  59-61
  4.3 各种消谐方法仿真结果的综合比较分析  61-63
  4.4 本章小结  63-64
结论  64-66
参考文献  66-69
致谢  69-71
附录A 攻读学位期间所参加的科研项目  71

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 高电压技术 > 过电压及其防护 > 内过电压
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