防雷过电压的危害及处理课件.ppt

华新水泥技术交流,安徽泰隆电气有限公司,2013年9月9日,1 过电压,电力系统中的各种绝缘在运行中除了受长期工作电压的作用外，还会受到各种比工作电压高得多的过电压的作用。所谓过电压就是指电系统中出现的对绝缘有危险的电压升高和电位升高。,在电力系统中，由于雷电、操作以及故障等因素，产生的超过正常运行的最高工作电压，使设备和线路的绝缘受到威胁，这种危及绝缘的电压升高称为过电压。,过电压,雷电过电压,内部过电压,暂时过电压,操作过电压,直击雷过电压 雷电反击过电压 感应雷过电压 雷电侵入波过电压,工频过电压,谐振过电压,线性谐振过电压 参数谐振过电压 非线性谐振过电压,切、合空载长线路过电压 切、合空载变压器过电压 开断感应电动机过电压 开断并联电容器过电压 弧光接地过电压,过电压的分类,过电压的危害,内部过电压影响设备的造价和工程投资，一旦引起设备事故，后果严重。 大气过电压电压、电流很大。机械系破坏严重，甚至危及人身安全，带来火灾等。,影响过电压的因素,地理位置及气象环境 接地方式 一次设备 运行方式,雷电放电和雷电过电压,雷云的形成 关于雷云的形成机理有很多的理论，它们或从微观的物理过程出发、或从宏观的大气现象出发，对雷云形成过程中的电荷分离、电荷的积聚分布、雷云电场的形成等进行分析、研究，其中比较有代表性的有感应起电、对流起电、温差起电、水滴分裂起电、融化起电、冻结起电等，但至今尚无定论。,就其本质而言，雷电放电是一种超长气隙的火花放电，与金属电极间的长气隙放电是相似的。所不同的是由于雷云的物理性质毕竟与金属板不同，因而具有多次重复雷击等现象和特点。,2019/2/18,雷云下部大部分带负电荷，所以大多数的雷击是负极性的，雷云中的负电荷会在地面感应出大量正电荷。这样地面与大地之间或两块带异号电荷的雷云之间，会形成强大的电场，其电位差可达数兆伏甚至数十兆伏。,通常“云地”之间的线状雷电在开始时往往是一微弱发光的通道从雷云向地面伸展，它以逐级推进的方式向下发展，每级长度约2550m，每级的伸展速度约104 km/s，平均发展速度只有100800km/s这种预放电称为先导放电。,当先导放电接近地面时，地面上一些高耸的物体因周围电场强度达到了能使空气电离程度，会发出向上的迎面先导，当它与下行先导相遇时，就出现了强烈的电荷中和过程，出现极大的电流，这就是雷电的主放电阶段，伴随着雷鸣和闪光。这段时间极短，只有50100 s，它是沿着负的下行先导通道，由下而上逆向发展的，亦称“回击” 。,2019/2/18,架空输电线路防雷保护,输电线路是电力系统的大动脉，一条长100m的架空线路一年往往要遭到数十次雷击，因而线路的雷击事故在电力系统总的雷害事故中占有很大的比重。输电线路防雷保护的根本目的就是尽可能的减少线路雷害事故的次数和损失。,为了表示一条线路的耐雷性能和所采用防雷措施的效果，通常采用的指标有: 耐雷水平:雷击线路时，其绝缘尚不至于发生闪络的最大雷电流幅值或能引起绝缘闪络的最小雷电流幅值，单位为ka。 雷击跳闸率(n) :是指在雷暴日td=40的情况下、100km的线路每年因雷击而引起的跳闸次数，其单位为“次/(100km.40雷暴日)”。,2019/2/18,变电所的防雷保护,变电所是多条输电线路的交汇点和电力系统的枢纽。 变电所中出现的雷电过电压有两个来源： 雷电直击变电所； 沿输电线路入侵的雷电过电压波。,雷电直接击中变电所设施的导电部分，则出现的雷电过电压很高，一般都会引起绝缘的闪络或击穿，所以必须装设避雷针或避雷线对直击雷进行防护。 按照安装方式的不同，可将避雷针分为独立避雷针和装设在配电装置构架上的避雷针两类。 变电所的直击雷防护设计内容主要是选择避雷针的支数、高度、装设位置、验算它们的保护范围、应有的接地电阻、防雷接地装置设计等。,变电所的进线段保护,从前面的分析可知：为了使避雷器有效地发挥保护作用，就必须采取措施： 限制进波陡度 限制流过避雷器的冲击电流幅值 进线段能起两方面的作用： 进入变电所的雷电过电压将来自进线段以外的线路，它们在流过进线段时将因冲击电晕而发生衰减和变形，降低了波前陡度和幅值； 利用进线段来限制流过避雷器的冲击电流幅值。,旋转电机的防雷保护,旋转电机的防雷保护要比变压器困难得多，其雷害事故也往往大于变压器，这是由它的绝缘结构、运行条件等方面的特殊性造成的。 在同一电压等级的电气设备中，以旋转电机的冲击电气强度为最低。 电机绝缘的冲击耐压水平与保护它的避雷器的保护水平相差不多、裕度很小。 发电机绕组的匝间电容很小和不连续，迫使过电压进入电机绕组后只能沿着绕组导体传播，而它的每匝绕组的长度又远较变压器绕组为大。 从防雷保护的观点来看，发电机可分为两大类： 通过变压器再接到架空线路上去的电机，简称非直配电机； 直接与架空线相连的电机，简称直配电机。 理论分析和运行经验均表明：非直配电机所受到的过电压均须经过变压器绕组之间的静电和电磁传递。只要低压绕组不是空载，那么传递过来的电压就不会太大。 直配电机的防雷保护是电力系统中的一大难题，因为这时的过电压波直接从线路入侵，幅值大、陡度也大。,工频电压升高包括： （1）突然甩负荷引起的工频电压升高； （2）空载线路末端的电压升高； （3）发电机自励磁； （4）系统不对称短路时的电压升高。,工频过电压的危害： （1）由于工频电压升高大都在空载或轻载条件下发生，所以它们有可能同时出现、相互叠加。 （2）工频电压升高是决定某些过电压保护装置工作条件的重要依据，所以它直接影响到避雷器的保护特性和电力设备的绝缘水平。 （3）由于工频电压升高是不衰减或弱衰减现象，持续时间很长，对设备绝缘及其运行条件也有很大影响。,工频过电压,操作过电压,常见的操作过电压有： （1）切除空载线路引起的过电压； （2）切除空载变压器的过电压。 （3）电弧接地过电压； （4）电感性负载的拉闸过电压； （5）空载线路合闸时的过电压；,切除空载线路时的过电压 切断空载线路或并联电容器组时，可能引起电感-电容回路振荡过程，引起过电压，产生电弧重燃，引起电气设备的多次绝缘闪络或击穿事故。 用开关切除空载线路时，可能在线路或母线侧出现危险的过电压。在工频条件下，由于，空载线路表现为一个等值的电容负荷，所以切除空载长线时产生的过电压与切除电容器组时产生的过电压性质完全相同。,切除空载变压器引起的过电压 切除空载变压器是电网中常见的一种操作形式。在正常运行的情况下，空载变压器表现为一个励磁电感（它的漏感较小得多，可以忽略），因此切除空载变压器也即是切除电感负载。 切除电动机、电抗器时，开关中的电感电流突然被切断，电感中储存的电能将在被切除的电器和开关上引起过电压。,弧光接地过电压 在中性点不接地系统中发生单相接地故障时，各相的相电压升高，则流过故障点的接地电流也随着增加，许多暂时性的单相弧光接地故障往往能自行熄灭，在接地电流不大的系统中，不会产生稳定的电弧，这种间歇性的电弧引起系统运行方式瞬息变化，导致多次重复性电磁振荡，在无故障相和故障相上产生严重的弧光过电压。,电感性负载的拉闸过电压 当切除电感性负载时，由于断路器强制熄弧，随着电感电流的遮断，电感中的磁能将转为静电能，出现过电压。,空载线路的合闸过电压 系统在合闸初瞬间的暂态过程中，电源电压通过系统的电感和电容，在回路中会发生谐振，因起过电压。,谐振过电压,电力系统中具有许多非线性铁心电感元件，它们和系统中的电容元件组成许多复杂的振荡回路，可能激发起持续时间较长的铁磁谐振过电压。 铁磁谐振过电压，可以是基波谐振，可以是高次谐波谐振，也可以是分次谐波谐振。 铁磁谐振过电压可以在3500kv的任何系统中甚至在有载长线的情况下发生，过电压幅值一般不超过2.5倍的系统最高运行相电压，个别可达3.5倍。谐振过电压持续时间可达几秒以上，不能用避雷器限制。 铁磁谐振过电压表现形式可能是单相、两相或三相对地电压升高，或以低频摆动，或产生高值零序电压分量。,常见的发生铁磁谐振过电压的情况有： （1）各相不对称断开时的过电压 （2）配在中性点绝缘系统中，电磁式电压互感器引起的铁磁谐振过电压 （3）开关断口电容与母线pt之间的串联谐振过电压 （4）传递过电压,各相不对称断开时的过电压 线路只断开一相或两相的情况叫作不对称断开。当线路末端接有中性点绝缘的空载或轻载变压器时，不对称断开可能引起铁磁谐振过电压。若变压器中性点直接接地，则不会产生此种类型的过电压。,电磁式电压互感器引起的铁磁谐振过电压 电压互感器通常接在变电所或发电机的母线上，其一次侧绕组接成星形，中性点直接接地，因此各相对地励磁电感与导线对地电容之间各自组成独立的振荡回路，并可看成是对地的三相负荷。 在正常运行条件下，三相对地负荷是平衡的，电网的中性点处在零电位。当电网发生冲击扰动时，可能使一相或两相的对地电压瞬间提高。使得相互感器的励磁电流突然增大而发生炮和，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。结果可能使一相对地电压升高，另外两相则降低；也可能使两相对地电压升高，另一相降低，一般后者常见，这就是基波谱振的表现形式。,开关断口电容与母线pt之间的串联谐振过电压 当母线较短，且接有电磁式电压互感器，母线在空载充电状态下，当线路开关跳闸，线路上的电源电压作用于开关的断口并联电容和电压互感器上。由于系统电源中性点是直接接地的，pt也是三相分立中性点直接接地的。网络在正常运行条件下，c 和l 并联于系统电源，回路是稳定的。当断路器断开后，断口的均压电容c和pt的电感l构成了铁磁谐振回路条件。,传递过电压 电网中发生不对称接地故障，开关非全相或不同期动作时，网内将出现零序电压和三相电流不对称，通过电容的静电耦合和电感的电磁耦合，对于相邻的送电线路之间或变压器绕组之间会产生电压的传递现象。当系统接有电压互感器等铁磁元件时，还可能构成串联谐振回路，产生线性谐振或铁磁谐振传递过电压。,2 避雷器,避雷器是电力系统最重要的过电压保护器装置，是系统过电压和绝缘配合的基础,避雷器发展史,放电间隙+熔断器（ 19世纪70年80年代） 羊角间隙 、增加磁吹线圈（增强熄弧能力） 、间隙串联线性电阻（限制续流） 、多间隙串并联线性电阻（18961908） 氧化铝和氧化铅电阻器替代线性电阻阀式避雷器原型（19071920） 氧化铝和氧化铅避雷器外加羊角间隙或内串间隙（19201930） 19301940发明碳化硅非线性电阻片，碳化硅阀式避雷器（19401950） 磁吹阀式避雷器（19501960） 氧化锌避雷器（1970至今） 组合式氧化锌避雷器（组合式过电压保护器）（1990年至今）,绝缘内容：发电+变电+线路,绝缘配合方法： uw=kc*uex uw：绝缘水平（系统可耐受电压） uex：过电压水平（或moa残压） kc：间隔系数（绝缘配合系数）,避雷器绝缘配合,避雷器防雷的技术路线,氧化锌避雷器,氧化锌避雷器的伏安特性 zno的伏安特性如图所示，可分为小电流区、非线性区和饱和区。在1ma以下的区域为小电流区，呈高阻状态，基本上是线性的。 当电流在1ma到10ka范围内，属于非线性区，其系数较高，值在0.020.05左右。避雷器中通过的电流在很大的范围内变化，而电压基本不变。 当电流大于10ka后，一般进入饱和区，随电压的增加电流增长不快。,氧化锌的优点 （1）无间隙。在工作电压作用下，zno实际上相当一绝缘体，工作电压不会使阀片烧坏，可以不用串联间隙来隔离工作电压。 （2）无续流。当作用在阀片上电压超过某一值时，将发生“导通”，其后，zno阀片上的残压受其良好的非线性特性所控制，当系统电压降至起始动作电压以下时，zno的“导通”状态终止。相当于一绝缘体，不存在工频续流。也可使用于直流输电系统。 （3）电气设备所受过电压可以降低。zno避雷器在整个过电压过程中都有电流流过，降低了作用在变电站电气设备上的过电压。 （4）通流容量大。zno避雷器的通流容量较大，可以用来限制内部过电压。,基本特性 起始动作电压又称转折电压，从这一点开始，电流将随电压升高而迅速增加，也即其非线性系数将迅速进入0.020.05的区域。通常是以1ma下的电压作为起始动作电压。其值约为最大允许工作电压峰值的105115。 压比是指氧化锌避雷器通过大电流时的残压与通过1ma直流电流时电压之比。例如10ka压比是指通过冲击电流10ka时的残压与1ma（直流）时电压之比，压比越小，意味着通过大电流时之残压越低，则zno避雷器的保护性能越好。目前，此值约为1.62.0。,应用 氧化锌避雷器在电压等级较低时（如110kv及以下）大部分是采用无间隙。 对于超高压避雷器或带大幅度降低压比时，则采用并联或串联间隙的方法。 为了降低大电流时的残压而又不加大阀片在正常运行中的电压负担以减轻氧化锌阀片的老化，往往也采用并联或串联间隙的方法。,氧化锌压敏电阻（伏安特性）,重要参数,1、参考电压uref：mor或整个避雷器上测定的电压 2、额定电压ur：耐受暂态过电压（tov)的能力 3、持续运行电压uc：允许长期施加在wgmoa两端的工频电压有效值（在一定的动作负载条件下） 4、额定能量（秒安特性2ms方波）：与放电持续时间、电流幅值、放电次数有关 5、保护特性（伏安特性或残压比）：（陡波、雷电、操作、参考等冲击电流） 6、标称放电电流及等级,避雷器moa热平衡示意图,中压系统串联间隙的先进性,稳态电压的比较,电流和电压响应比较,3 组合式过电压保护器过电压,由四个保护单元组成的三相组合式过电压保护器，可有效地保护相间和相对地的绝缘，可有效限制大气和操作过电压的新型过电压保护装置。,te-zgb组合式过电压保护器,主要特点： 1、保护全面 它不仅可以保护相对地过电压，而且还可以保护相间过电压。 2、寿命更长 利用放电间隙和氧化锌电阻的良好配合，解决了氧化锌电阻的工频老化问题（荷电率），保护残压值较低，可在操作过电压下频繁动作达105次以上。 3、性能稳定 接地单元采用无间隙结构，避免了分布电容及寄生电容对工频电压的分布及间隙放电性能的影响，同时在其它三相间隙并联间隙电阻，使得间隙放电更稳定。从而保证了产品各项性能的稳定。 4、安全性高 采用四单元三间隙的专利技术，在组合式过电压保护器中独家采用单间隙承担工频电压技术，使每个间隙的恢复电压均能达到额定电压，保证了产品自身的安全。,te-zgb（原理图）,te-zgb原理图 其中：j放电间隙 r1、r0-压敏电阻（mor） g接地,te-zgb（工作原理）,基本工作原理 采用串联放电间隙的目的主要是为了截断工频电压，解决荷电率问题，在a、b、c三相下各串联了一个放电间隙，截断了全部的工频电压，故接地保护单元完全没有必要再串联放电间隙。这样就避免了中心点m对地的寄生电容以及杂散电容等对其放电性能的影响，性能更加稳定。 现假设由a相和b相之间产生过电压，a单元中的间隙先动作，这时过电压ua经a1后加到中心点m上。 假设间隙的放电电压为ug,ua1为过电压保护时电流在a1上的残压,ua0为过电压保护时电流在a0上形成的残压。则： 当|ua|ug；|ua|-|ua1|ua0|时,a单元中的间隙j动作，这时m点的实际电位为|ua0|。 这时只要|ua1|+|ub|ug，则b单元中的间隙放电而限制了相间过电压，保护残压为：2ua1，相间动作值为：2ug- ua0。,te-zgb（特点）,基本特点简介： 1、安全性： 由于采用放电间隙，降低了mor的电压值，安全性决定于间隙j的恢复能力 主要参数（1）工放值；（2）切断比；（3）冲放值 特点：单间隙承担工频电压 2、稳定性： 无寄生电容影响：中心点m对地产生寄生电容，寄生电容对与之并联的间隙产生很大的影响，但对mov元件不会产生影响，所以说te-zgb的间隙动作特性不受杂散电容和寄生电容的影响。 无间隙隔离：因接地单元是由moa组成，所以每个放电间隙的下端电极平常基本上是零电位，为一个定值，它不会随电网的波动而波动，保护性能更加理想。 主要参数：（1）寄生电容；（2）间隙电容特性；（3）安装位置及夹具；（4）电位差；（5）隔离 特点：接地单元无间隙,te-zgb（同类比较）,与同类产品比较： 相同点：1：结构上采用mor串联间隙 2：功能均可保护相间和相对地过电压 不同点： 结构：te-zgb采用三间隙四单元，其他采用全对称四单元 原理：te-zgb是单间隙承担工频电压，其他采用两间隙串 联共同承担工频电压,主要同类产品原理图,te-zgb（同类比较）,性能： 安全性： 串联有间隙避雷器的安全性主要决定于所串间隙的恢复电压（灭弧电压）uf。 uf取决于间隙的工频放电电压ug，工频放电电压与恢复电压的比值，即切断比：k1(k1=ug/uf)。 ug1.1kk1ur。（注：k：安全系数=1.1，ur：额定电压） te-zgb：每个间隙满足ug，满足安全要求 其他两个间隙串联满足ug，安全性无保障 稳定性： 1）寄生电容的影响: te-zgb接地单元为mor，不受影响，其他接地单元有间隙，受影响 2）中性点电位: te-zgb三个间隙下为mor，电位为0，间隙放电稳定；其他中心点m与地之间被间隙 “隔 离”开来，m点的电位实际是由a、b、c三相电位决定的，是一个悬浮的“自由电位点”，它 随着电网的波动而波动，用它作为间隙放电的基准电位参考点，结果是间隙实际放电动作 值的不稳定。,3、te-zgb（主要参数）,te-zgb的主要电气参数：,te-zgb照片,产品照片,4 tev多功能pt综合装置,tev多功能pt综合装置是集过电压保护、pt功能、小电流选线选线、消弧等功能于一体的综合装置,tev引言,适用范围：中性点不接地方式的电网。 中性点不接地电网的特点： 优点：具有结构简单、投资较小、电磁兼容性好、供电可靠性高、安全性好等优 点、覆盖面广。 缺点：过电压倍数高。受到外部激励时易产生非线性谐振，单相接地时会产生弧 光接地过电压。,tev引言,解决方案1：中性点经消弧线圈接地（由接地变形成中性点） 原理：感性电流补偿容性电流（谐振原理：增大零序电抗，减小零序电流，提高感性压降） 功能：减小残流，缓和电压上升速度 效果：对抑制谐振的发生和消除弧光接地有一定效果 缺点： 仅能补偿工频电流分量，对高频分量和有功分量无能为力； 影响接地选线装置的准确度； 过电压限制效果不明显，可能会放大了高压侧对低压侧的传递过电压； 精确调谐难度较大，消弧效果不理想； 组件多，结构复杂，装置自身故障率较高； 不利于电网的远景规划等。,tev引言,解决方案2：在母线上安装tev多功能pt综合装置 原理：限制接地相恢复电压的幅值、缓和恢复电压的上升速度、泄放和吸收弧光接地激磁能量、对接地电流进行分流和转移。 功能： 快速消除弧光接地故障；限制接地过电压 快速消除谐振，限制谐振过电压 特点： 结构简单，性能可靠 体积较小，安装方便，占地极小 与电流特性无关 与电流大小无关，选型简单，适用范围广 功能全面，智能化程度高 综合成本低，性价比很高,tev功能及结构,tev装置主要功能：,常规电压互感器功能 全面的过电压保护（大气过电压、操作过电压、谐振过电压以及单相接地过电压） 快速消除间歇性弧光接地故障 快速消除非线性谐振 精确的单相接地选线,高能限压器 微机控制器 te-zgb组合式过电压保护器 电压互感器 分相真空接触器,结构,tev原理图,tev装置原理图,tev原理概述,原理概述 装置是利用微机控制、继电保护、过电压保护技术和单相开关等组成一套自动控制系统。装置通过电压互感器tv对系统的三相电压以及零序电压的幅值和相位进行监测，当系统发生接地或谐振等故障时，微机控制器wzk立即发出相应的动作指令，对故障进行快速处理 装置采用限制故障相恢复电压的幅值、缓和恢复电压的上升速度、减小弧隙电流等方法来消除弧光接地故障 采用瞬时改变系统零序参数、泄放和吸收谐振能量、降低谐振电压等手段并配合短接tv开口三角绕组来消除谐振 采用群体比幅比相和无功功率方向两重判据相互验证，并人工智能化，保证接地保护的选择性。技术先进，工作可靠。,tev消弧基本原理,消弧的基本理论 交流消弧理论 （分为高频熄弧理论和工频熄弧理论） 接地电弧电流特性为交流，在接地电流过零时，电弧熄灭 熄隙恢复抗电强度理论 当接地电流过零，电弧熄灭以后，当弧隙抗电强度恢复速度和幅值大于故障相电压恢复速度和幅值时，重燃就不再发生，电弧熄灭。 当弧隙抗电强度恢复速度或幅值小于故障相电压恢复速度或幅值，则弧隙会再次重燃，形成间歇性弧光接地故障,tev消弧基本原理,影响消弧的几种因素： 故障点的过渡电阻 高次谐波电流分量 有功电流分量 无功电流分量 系统频率和电压的波动 电容电流的自然变化 自然环境因素,tev消弧基本原理,工作原理,限压 限制恢复电压的上升幅度，保证弧隙抗电强度大于故障相恢复电压的幅值；同时对电网的过电压起到良好保护作用 分流 限压器fr与接地点并联，对接地电流进行分流，减小弧隙通过的电流，熄弧更加方便 缓和恢复电压上升速度 限压器fr吸收和泄放了电网相间和相对地寄生电容储存的电荷能量，抑制了自由振荡的强度，缓和了恢复电压的上升速度,tev消弧基本原理,举例说明：,设： 故障相恢复电压为uf 弧道介质抗电强度为uj 当ufuj时，弧道重燃 若uf始终小于uj，则消弧成功,例： c相发生弧光接地，tev则立即合zkc，将fr投到c相上，将c相电压限制的设定范围内，同时延缓恢复电压的上升速度，使之在接地电流过零后，不再重燃 作用：1)快速消弧；2)限制过电压,tev工作原理图,tev消弧基本原理,高能限压器的特性,fr的v-i特性图,fr的主要材料：高能氧化锌压敏电阻 fr与普通避雷器用mov的特性比较,特点： 能容量大 电位梯度低 固体材料，性能稳定 工作寿命长,tev消弧功能特点,消弧的特点： 结构简单，原理科学，方法新颖 自动化程度高，运行维护方便 对系统无暂态危害 选型简单，适合电网的远景规划，方便老站改造 不论是容性电流还是阻性电流，工频电流还是高频电流，均能可靠消弧，不受系统结构的影响 装置工作可靠，运行寿命长 具有良好的过电压保护性能 安装方便，站地少,tev谐振产生原理,谐振的危害： 发生非线性谐振时，电流电压会突变或不正常增大，可能是单相、两相或三相电压同时升高，变压器或电压互感器均发出不正常声音，表计作低频摆动，且幅度较大，母线绝缘子有放电声，常能引起绝缘闪络或避雷器爆炸；或产生高值零序电压分量，出现虚幻接地现象或不正确的接地指示；或者在电压互感中出现过电流，引起高压熔丝频繁熔断，或互感器喷油、冒烟，甚至烧毁；还可能使接入该变压器的小功率电动机发生反转现象。,tev谐振产生的原因,谐振发生的原因： 铁芯电感的参数是随其铁芯的饱和程度而变化的。当系统三相对地负载不平衡便产生系统中性点的位移电压，加在零序振荡回路上，成为振荡回路的等效电源，同时零序回路的电气参数也发生了变化。当回路内的电抗为零，即铁芯电感的等值感抗l与系统分布电容的容抗1/c相等或相近时，即l=1/c，便发生串联谐振。电路中发生串联谐振以后，磁性铁芯在大电流的作用下必然产生励磁涌流，使非线性电感铁芯迅速饱和且随着电流的增加而增加，l将继续减小，直至跃到新的稳定状态，使电路由感性工作状态转变为容性工作状态。电路的相位发生了180的变化。在跃变过程中，电流的激增，使电感和电容上的电压大幅度增加，便产生了过电压。 实践证明，引起三相铁芯不同步饱和的因素，只要瞬间发生即可起振。一旦谐振被激发，就可自持。非线性谐振有时能够自激产生，但更多的是由外部因素激发的。我们称外部激发因素为冲击扰动因素。如：断路器非同期操作、断线、合空载线路、单相接地或接地消失、定相操作等。,tev谐振产生的机理,铁磁谐振过电压产生机理 在最简单的带铁芯电感l和电容c与电源e的串联 回路中，电容压降uc=i/c，电感压降ul =il。 由于与uc 和ul 反向，所以 e=|ul-uc|=u 式中 uc-电容压降 ；ul-电感压降 ；i-线路 电流 ；e-电源电压 ；l-电感量 ；c-电容量 ； 由图知uci是一条斜直线，而uci具有铁磁 饱和的特性（非线性），它们相交于e点。 e=u时，称为平衡点，即电路可能的工作点。由图可知，电源e没有足够大扰动，则电路便稳定工作在a1点，电感和电容上的电压分别为ul和uc,且uluc ，故电路呈感性，这时电流较小，电路处于非谐振状态。但由于系统采用中性点不接地方式运行，其线路对地存在分布电容，当系统运行正常时，各相电压互感器的感抗相等，中性点电压等于零。但如果当线路因断线、雷击或其他原因而产生单相接地故障时(如a相)，接地相对地电压降到接近于零，而非故障相对地电压上升倍，导致严重的中性点位移，中性点对地电压升高，系统的稳定性和对称性遭到破坏。或由于单相接地，使电压瞬时升高，引起谐振发生。,tev消谐的基本方法,消谐的基本方法 1) 降低电压(调压器、高能限压器） 2) 改变系统谐振参数（增加感抗、减小容抗、改变谐振频率或相位） 3) 阻尼零序电流（pt中性点串联电抗） 4) 改变系统接线方式（中性点接地方式） 5) 泄放谐振能量（短接二次开口绕组、一次侧对地并联限压器）,tev装置消谐基本原理,tev装置具有非常优异的消谐功能，其采用的基本原理和方法： 一次消谐和二次消谐的完美结合 降压：降低谐振电压，使pt自然进入线性区域； 改变谐振参数，破坏谐振条件； 泄放谐振能量，使谐振立即消除； 短接pt二次开口绕组（零序绕组），转换为虚拟接地。,tev消谐工作原理,tev的工作原理：,谐振时，在任意相上投入fr，由于fr的作用 a)降压：将谐振电压降的很低，使tv自动脱离饱和区 b)改变谐振参数：由于fr是投在相对地之间，所以改变了零序回路的参数，特别是由于fr的非线性，使谐振不能维持 c)泄能：fr和tv的一次中性点并联，转移和泄放了绝大部分的谐振能量，使谐振能够立即消除 为防止谐振的继续发生，本装置还在tv的二次开口三角设置用功率电阻消谐的措施,消谐原理图,tev消谐的特点,tev消谐的特点： 原理新颖、功能强大 消谐迅速、可靠、对pt无危害 优异的过电压保护功能 一、二次消谐相结合，互为补充，可靠性更高,tev装置判据说明,tev装置的判据说明： 以零序电压的幅值作为门槛阀值（即启动值），装置同时对系统的零序电压的幅值、相位和三相电压的幅值以及三相电压中高频分量等参量的变化，综合判断故障性质以及接地故障相 以三相电压中高频分量的变化来区别谐振和接地故障，真正从故障本质特征来进行区别，科学有效，该技术为国内首创 有效降低了启动值，使装置的灵敏度大大提高，可将故障消除在初始阶段，极大地保证了系统的安全运行 消除了传统判据中的盲区，准确性、可靠性更高,tev装置的安全性,中性点非有效接地系统，可以在短时任何形式单相接地下安全运行； 三个分相真空接触器相互闭锁，不会出现两相同时投合现象； 装置与电网三相电源的连接均采用快速限流熔断器，即使选错了相，熔断器也能保证在3ms内将装置切除，保证系统的安全； 装置具有良好的自检功能，在装置发生故障时，其自动将装置闭锁，并发出装置故障报警信号，同时会提示可能发生故障的部位,tev装置的安全性,该类装置最危险的是在单相弧光接地时，装置选错相对系统的冲击 在消弧过程中，如装置出现误判，投错了相，使系统出现多点异相接地故障，这是最严重的安全问题。因tev装置在健全相上投入的是fr，对系统产生冲击涌流很小，完全在系统安全范围内。简单计算如下： 设系统标称电压为10kv；则相间电压（线电压）的峰值为：14.4kv fr的动作电压为50%up(约4000v);则压比为：14.4/4=3.6 高能氧化锌压敏电阻的非线性在500a以下较好，当残流大于500a时，压比立即增大，根据试验，压比为3.8时的残流约为4000a，因此，选错相产生的冲击电流小于4000a 设系统的额定电流为3150a；因选错相而产生的冲击电流只是一倍多，不会对系统产生危害，另外装置还在每个与电网连接的真空接触器上端设置有快限流速熔断器,该熔断器在4000a电流下3ms内就可以将装置退出,绝不会因此影响系统的安全。,tev选线基本原理基本,选线基本原理： 采用群体比幅比相（谐波方向型保护原理）的方法，其特征是：由接地故障启动采样，对采集数据进行傅里叶变换，并按幅值大小进行排序，取幅值最大的前4条回路再进行比相，故障馈线与另外三个电流方向不同，若四个电流相同则判定为母线接地 特点： 信号采集密度大、同步性好 选线信号采集与消弧同步，速度快，兼容性好 相采用比较电压上升和下降的时间差的方法，不受有功电流的影响，可靠性更高 抗干扰性能好,tev装置消弧消谐的特点,具有全面的过电压保护功能，特别是具有真正的接地过电压和谐振过电压保护功能，是目前唯一具有该功能的产品 采用独创的非线性高能限压器技术，属固体元件，安全可靠，使用寿命极长 消弧原理科学新颖，快速、可靠，且不受有功电流和高频电流的影响 消弧与系统的电容电流大小无关，便于选型，利于电网远景规划和老站改造 消弧时对系统无冲击，无暂态影响 消谐采用一次为主，二次为辅的双重方案，更加可靠 独创零序电压结合高频分量的判据，准确、灵敏、可靠 独有的电流方向选择方式，保证多台装置同时使用的选择性，避免同时动作，相互闭锁，最终不能退出的弊端。,tev装置的总体特点,tev微机消弧消谐选线综合装置的主要特点： 采用限压、泄能、缓和电压上升速度等多种方法对弧光接地以及非线性谐振故障进行保护，原理新颖，效果显著，为独创技术 主要部件属于固体元件，具有极高的稳定性和可靠性，使用寿命很长 具有全面的过电压保护功能，特别是在消弧消谐的同时，限制了过电压的发展，对电网及电力设备起到了很好的保护作用 不论接地电流特性是容性还是阻性，是高频还是工频，均能可靠消弧，功能更加卓越 消弧效果与接地电流的大小无关，选型简单，便于电网远景规划以及老站改造 功能全面，自动化程度高，具有较高的性价比 与pt装置合为一体，不增加站所空间，结构简单，安装和维护方便 独有的电流方向技术，保证了装置良好的选择性。,5 te-gy过电压抑制装置,是一种新型多功能pt综合装置，其除具有传统pt的功能以外，主要具有多功能的过电压监控抑制功能。该装置能够有效检测系统中各种过电压状况，并能有效地进行抑制。,te-gy过电压抑制柜,应用范围： 发电、变电和配电以及工矿企业的335kv的电力系统，并可替代电压互感器柜、专用避雷器柜。 市场运作方法： 1）系统供电半径较大系统，在总降压站已经使用了消弧装置，那么在下级电站可以使用te-gy，主要理由： a 以避免功能重复； b 完善过电压保护； c 防止多台tev同时动作，故障点查找困难； d 适当降低造价。 2) 用户以前用过其他厂家消弧装置，现对消弧装置不感兴趣的,te-gy工作原理,te-gy装置（过电压抑制柜）采用te-gyb过电压综合抑制保护装置，可以有效抑制各种过电压尖峰。 te-gyb是以高性能氧化锌压敏电阻阀片为主导元件，不仅残压低，而且具有十分巨大的方波容量，可将系统过电压所产生的大量能量吸收掉，有效的保证了装置的绝缘安全。该技术的使用，除能够消除操作过电压和大气过电压外，并可同时消除系统中最难保护的谐振过电压和接地过电压等，具有其他过电压保护装置所不具备的特性。 采用了本公司特制的 “te-gzg”热熔式熔断器，其独特的能量时间特性，能与系统中的过电压保护器及消弧装置等配合使用，更加完善了系统中各种过电压保护器的安全问题，并进一步优化了系统运行，可以更好的消除系统过电压保护死区。 采用了本公司特有的“te-xq”技术，其优异的限流功能和良好的绝缘配合曲线，极大的降低了系统因单相接地、谐振等因素而造成的pt烧毁事故，有效的减少了电力系统的保护、测量事故的发生。 使用了本公司特有的“te-gyg抑制柜综合控制装置”，能够将系统中的pt断线，过电压、低电压、失压、谐振等故障进行准确的判断和处理。,te-gy其他功能,当系统出现pt断线、过电压、低电压、失压故障时，本装置的te-gyg能够输出相应的开关量接点信号，用于报警。 本装置设有rs485与rs232接口，配有标准modbus通讯协议，能与用户微机监控系统实现数据远距离传输。,te-gy装置特点,该装置可根据不同的系统参数进行设计制造； 能消除系统中各种过电压保护死区； 吸收系统过电压能量大； 可替代pt柜，具有过电压、低压、失压等保护功能，