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電力系統諧波與不對稱執行

1、試述電力系統諧波產生的原因及其影響?

諧波產生的原因:高次諧波產生的根本原因是由於電力系統中某些裝置和負荷的非線性特性,即所加的電壓與產生的電流不成線性(正比)關係而造成的波形畸變。當電力系統向非線性裝置及負荷供電時,這些裝置或負荷在傳遞(如變壓器)、變換(如交直流換流器)、吸收(如電弧爐)系統發電機所供給的基波能量的同時,又把部分基波能量轉換為諧波能量,向系統倒送大量的高次諧波,使電力系統的正弦波形畸變,電能質量降低。

當前,電力系統的諧波源主要有三大類。

1)、鐵磁飽和型:各種鐵芯裝置,如變壓器、電抗器等,其鐵磁飽和特性呈現非線性。

2)、電子開關型:主要為各種交直流換流裝置(整流器、逆變器)以及雙向閘流體可控開關裝置等,在化工、冶金、礦山、電氣鐵道等大量工礦企業以及家用電器中廣泛使用,並正在蓬勃發展;在系統內部,如直流輸電中的整流閥和逆變閥等。

3)、電弧型:各種冶煉電弧爐在熔化期間以及交流電弧焊機在焊接

期間,其電弧的點燃和劇烈變動形成的高度非線性,使電流不規則的波動。其非線性呈現電弧電壓與電弧電流之間不規則的、隨機變化的伏安特性。對於電力系統三相供電來說,有三相平衡和三相不平衡的非線性特性。後者,如電氣鐵道、電弧爐以及由低壓供電的單相家用電器等,而電氣鐵道是當前中壓供電系統中典型的三相不平衡諧波源。

諧波對電網的影響:

1、諧波對旋轉裝置和變壓器的主要危害是引起附加損耗和發熱增加,此外諧波還會引起旋轉裝置和變壓器振動併發出噪聲,長時間的振動會造成金屬疲勞和機械損壞。

2、諧波對線路的主要危害是引起附加損耗。

3、諧波可引起系統的電感、電容發生諧振,使諧波放大。當諧波引起系統諧振時,諧波電壓升高,諧波電流增大,引起繼電保護及自動裝置誤動,損壞系統裝置(如電力電容器、電纜、電動機等),引發系統事故,威脅電力系統的安全執行。

4、諧波可干擾通訊裝置,增加電力系統的功率損耗(如線損),使無功補償裝置不能正常執行等,給系統和使用者帶來危害。限制電網諧波的主要措施有:增加換流裝置的脈動數;加裝交流濾波器、有源電力濾波器;加強諧波管理。

2、什麼叫不對稱執行?產生的原因及影響是什麼?

任何原因引起電力系統三相對稱(正常執行狀況)性的破壞,均稱為不對稱執行。如各相阻抗對稱性的破壞,負荷對稱性的破壞,電壓對稱性的破壞等情況下的工作狀態。非全相執行是不對稱執行的特殊情況。不對稱執行產生的負序、零序電流會帶來許多不利影響。電力系統三相阻抗對稱性的破壞,將導致電流和電壓對稱性的破壞,因而會出現負序電流,當變壓器的中性點接地時,還會出現零序電流。當負序電流流過發電機時,將產生負序旋轉磁場,這個磁場將對發電機產生下列影響:

發電機轉子發熱;

機組振動增大;

定子繞組由於負荷不平衡出現個別相繞組過熱。

不對稱執行時,變壓器三相電流不平衡,每相繞組發熱不一致,可能個別相繞組已經過熱,而其它相負荷不大,因此必須按發熱條件來決定變壓器的可用容量。

不對稱執行時,將引起系統電壓的不對稱,使電能質量變壞,對使用者產生不良影響。對於非同步電動機,一般情況下雖不致於破壞其正常工作,但也會引起出力減小,壽命降低。例如負序電壓達5%時,電動機出力將降低10——15%,負序電壓達7%時,則出力降低達20∽25%。當高壓輸電線一相斷開時,較大的零序電流可能在沿輸電線平行架設的通訊線路中產生危險的對地電壓,危及通訊裝置和人員的安全,影響通訊質量,當輸電線與鐵路平行時,也可能影響鐵道自動閉鎖裝置的正常工作。

因此,電力系統不對稱執行對通訊裝置的電磁影響,應當進行計算,必要時應採取措施,減少干擾,或在通訊裝置中,採用保護裝置。繼電保護也必須認真考慮。在嚴重的情況下,如輸電線非全相執行時,負序電流和零序電流可以在非全相執行的線路中流通,也可以在與之相連線的線路中流通,可能影響這些線路的繼電保護的工作狀態,甚至引起不正確動作。此外,在長時間非全相執行時,網路中還可能同時發生短路(包括非全相執行的區內和區外),這時,很可能使系統的繼電保護誤動作。

此外,電力系統在不對稱和非全相執行情況下,零序電流長期透過大地,接地裝置的電位升高,跨步電壓與接觸電壓也升高,故接地裝置應按不對稱狀態下保證對執行人員的安全來加以檢驗。不對稱執行時,各相電流大小不等,使系統損耗增大,同時,系統潮流不能按經濟分配,也將影響執行的經濟性。

對振盪閉鎖裝置的基本要求是什麼?

答:1。當系統發生振盪而沒有故障時,應可靠地將保護閉鎖

2。在保護範圍內發生短路故障的同時,系統發生振盪,閉鎖裝置不能將保護閉鎖,應允許保護動作

3。繼電保護在動作過程中系統出現振盪,閉鎖裝置不應干預保護的工作。

“因為由於潛供電流的影響,一般單相重合的時間要比三相重合的時間長”

當線路故障相自兩側斷開後,由於非故障相與斷開相之間存在著靜電(透過電容)和電磁(透過互感)的聯絡,雖然短路電流已被切斷,但故障點弧光通道中仍有一定數值的電流流過,此電流即稱為潛供電流。

由於潛供電流的存在,故障點的電弧不易熄滅,斷開相有持續的弧光電壓。單重的時間要充分考慮潛供電流和恢復電壓的影響~單頻制高頻保護問題:單頻制高頻保護採用單接點發信、停信方式,單頻制就是本側不但能收到對側發出的高頻訊號,也能收到自己發出的高頻訊號,如本側發信後停信,且滿足跳閘條件,並不知對側是否發信後停信,因為對側可能在本側發信後發信,在本側停信前停信;也就是說對側的發信被本側發出的訊號淹沒,本側是否允許跳閘?如果允許跳閘,則高頻通道故障等原因,造成本側收不到對側訊號就可能單側跳閘。