單相接地故障與串聯(lián)諧振的辨識(shí)

2020年09月15日 13:27:05人氣：383來源：上海米遠(yuǎn)電氣有限公司

　　單相接地故障與串聯(lián)諧振的辨識(shí)

　　諧波諧振是電力系統(tǒng)中較為常見的現(xiàn)象之一，根據(jù)其造成危害的形式不同，可分為串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振. 前者易引起過電壓現(xiàn)象，后者易引起過電流危害. 諧振會(huì)進(jìn)一步加重電壓、電流的畸變，有時(shí) 甚至?xí)斐呻娏ζ骷?、相連接設(shè)備的損壞，引起系統(tǒng)的安全性故障.

　　串聯(lián)諧振的基本特點(diǎn) 電力系統(tǒng)是感性和容性元件的復(fù)雜組合，當(dāng)系統(tǒng)中某一節(jié)點(diǎn)或者支路出現(xiàn)非線性負(fù)荷時(shí)，極易引起系統(tǒng)的諧振情況. 產(chǎn)生串聯(lián)諧振時(shí)，線路中的阻抗小，導(dǎo)致線路出現(xiàn)過電流現(xiàn)象[13]. 圖 1 給出了 k 倍工頻下的等效電源、阻抗示意圖. 假設(shè)元件參數(shù)分別為 Vk = 1∠0°V 為固定值， R = 1 Ω，L = 10 mH，C = 20. 68 μF. 圖中的電感和電容滿足:

很容易發(fā)現(xiàn)，此時(shí)電路中阻抗小，電流與電壓的關(guān)系為

在諧振頻率下，品質(zhì)因數(shù) Q 接近于

　　式中: ωk 為諧振角頻率. 品質(zhì)因數(shù)代表的含義為施加在電感上的電壓對電源電壓放大的情況.

　　圖 2 給出了圖 1 所示電路的阻抗、相角隨頻率變化的曲線. 當(dāng)頻率小于 350 Hz 時(shí)，電路呈容性; 大于 350 Hz 時(shí)，電路呈感性. 即可認(rèn) 為電路在 350 Hz( 7 次諧波) 時(shí)發(fā)生了串聯(lián)諧振. 此時(shí)品質(zhì)因數(shù)Q = 219. 91，電感和電容的電壓嚴(yán)重放大.

支路法原理

　　支路( 元件) 是電路中小的組成部分，不論是串聯(lián)諧振還是并聯(lián)諧振，都是從某一支路( 元件) 出現(xiàn)過壓或過流現(xiàn)象得出的結(jié)論. 另外，從支路的角度衡量諧振的發(fā)生，不僅具有檢查裝置過電流、過電壓的情況，而且對校驗(yàn)裝置的安裝、規(guī)劃具有指導(dǎo)作用. 因此，串聯(lián)諧振的發(fā)生和支路密切相關(guān)，而非僅僅只有節(jié)點(diǎn)或者回路. 典型的串聯(lián)諧振等效電路見圖 3.

　　對于一個(gè)復(fù)雜的線性網(wǎng)絡(luò)，選擇某一待考察支路，將其與網(wǎng)絡(luò)的其他部分進(jìn)行聯(lián)合. 步驟如下:

　　步驟 1 將系統(tǒng)中的電壓源或電流源置 0;

　　步驟 2 將系統(tǒng)的線路、元件參數(shù)按諧波阻抗 ( 在頻率f下) 進(jìn)行處理，其中包括: 發(fā)電機(jī)、負(fù)荷、濾波器等;

　　步驟 3 對除去考察支路的網(wǎng)絡(luò)求取其在頻率 f 下的等效阻抗;

　　步驟 4 串聯(lián)一個(gè)頻率為 f，幅值為 1 單位的諧波電壓源，得到此時(shí)支路的電流;

　　步驟 5 判定 f 是否大于考察頻率范圍，若是，停止; 若否，將 f = f + Δf 代入步驟 3 繼續(xù)進(jìn)行.

　　測試系統(tǒng) 串聯(lián)諧振時(shí)，只要有一個(gè)很小的諧波電壓在相關(guān)的支路上串聯(lián)，就會(huì)在該支路以及系統(tǒng)中引起非常大的諧波電流. 本文首先選用圖 4 所示的三母線測試系統(tǒng)，其參數(shù)如表 1 所示，利用第 2 節(jié)提到的支路法進(jìn)行測試.

關(guān)鍵詞：濾波器

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