[实用新型]高阻尼防谐振电磁式电压互感器

说明书

一种高阻尼防谐振电磁式电压互感器，属于能源电网领域，包括铁芯、初级绕组、次级绕组组成；电压互感器额定电压，当初级侧为10000/√3V，次级侧100/√3V，初级侧绕组匝数12000匝，低压侧120匝；双侧布置，铁芯是矩形中空铁芯，初级绕组、次级绕组围绕铁芯同心侧绕；实现将电阻分量均匀分布到初级绕组中，有效的抑制铁磁谐振问题。可广泛应用在能源电网领域。

技术领域

本发明属于能源技术领域，尤其涉及用于电力系统电网控制保护的一种高阻尼防谐振电磁式电压互感器及互感方法。

背景技术

铁磁谐振是电力系统自激振荡的一种形式，是由于变压器、电压互感器等铁磁电感的饱和作用引起的持续性、高幅值谐振过电压现象。其主要特点为：

(1)谐振回路中铁芯电感为非线性的，电感量随电流增大、铁芯饱和而趋于平稳。

(2)铁磁谐振需要一定的激发条件，如电源电压暂时升高、系统受到较强烈的电流冲击等，使电压、电流幅值从正常工作状态转移到谐振状态。

(3)铁磁谐振存在自保持现象。激发因素消失后，铁磁谐振过电压仍然可以继续长期存在。

由上述特点，铁磁谐振具有自保持特性，使PT持续工作在饱和励磁状态，造成PT过热直至烧毁；使系统持续运行在过电压状态，造成电器绝缘破坏甚至击穿。铁磁谐振是影响电力系统安全运行的重要问题之一。

数十年来国内外的专家学者对铁磁谐振进行了大量的研究，包括理论分析、各种试验以及逐步利用计算机进行数值仿真计算等从各个不同角度解释了PT铁磁谐振的现象及其变化规律，并提出了一系列抑制铁磁谐振的措施，研制了相应的装置，在系统运行中也取得了一定的效果。但现场运行的结果表明，这些措施都没能解决全部问题，都有一定的局限。消谐效果最好的是预调式消弧线圈，但一般都装设在系统电流大于10A的系统上，规程规定系统电容电流小于10A一般选择中性点不接地方式，至今仍旧缺乏一种切实有效的消谐措施。

实践证明，常用的SiC一次消谐电阻可以消除大部分铁磁谐振，但有些情况的铁磁谐振消除不了，同时一次消谐器还存在升高PT尾端电压、影响电压测量精度等问题，特别是升高 PT尾端电压的问题，甚至会造成半绝缘PT的尾端绝缘击穿，形成严重的安全隐患！

二次消谐装置均以开口角电压为判剧，实时监测PT开口三角电压，并进行傅里叶计算等，当PT开口电压超过30V时，启动判断，如果开口三角电压出现17Hz、25Hz、50Hz、150Hz等频率的电压分量，则启动消谐。首先，这一过程采样计算时间较长，动作延迟时间一般都在 100ms以上；实际应用中的PT厂家品种型号繁多，励磁特性、阻抗特性差异非常大，谐振的幅值、频率也就差异显著，而且很多铁磁谐振过程不是稳定的，基于傅里叶的计算经常出现较大误差，出现判断错误、消谐拒动等问题；第二，单相接地消失时系统对地电容充放电电流对PT的冲击经常引发PT熔断器熔断，而这一过程中，电压信号的幅值往往特别小，难以检测；第三，常规算法不能准确识别工频谐振；第四，二次消谐装置不能连续多次动作，否则，PT会因为开口角频繁短路发生过热甚至烧毁。因此二次消谐装置同样不能彻底解决铁磁谐振问题。

发明内容

为克服现有技术中PT尾端电压、影响电压测量精度等不足之处，发明一种高阻尼防谐振电磁式电压互感器及互感方法。

一种高阻尼防谐振电磁式电压互感器，包括铁芯、初级绕组、次级绕组组成；互感器的连接关系是：电压互感器额定电压，当初级侧为10000/√3V，次级侧100/√3V，初级侧绕组匝数12000匝，低压侧120匝；初级侧选取0.2mm漆包铜线，次级侧选取1mm漆包铜线；双侧布置，线圈轴向尺寸100mm，幅向尺寸9mm；铁芯柱距高度100mm,窗口宽度160mm；铁芯是矩形中空铁芯，初级绕组、次级绕组围绕铁芯同心侧绕。

一种高阻尼防谐振电磁式电压互感方法：设计步骤如下：

(a)根据PT负载容量，设定铁芯直径；