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La sobretensión de ferroresonancia es una sobretensión interna común que ocurre a menudo en redes de distribución donde el punto neutro no está directamente conectado a tierra. Sin embargo, este tipo de accidentes también ocurren con frecuencia en redes eléctricas de alto-voltaje donde el punto neutro está directamente conectado a tierra.
Hay muchos componentes inductivos y capacitivos incluidos en el sistema de energía. Cuando se conmutan o funcionan mal, estos componentes inductivos y capacitivos pueden formar circuitos de oscilación con diferentes frecuencias naturales, provocando fenómenos de resonancia bajo la acción de una fuente de energía externa y dando como resultado una sobretensión de resonancia. La resonancia a menudo provoca sobretensión en una determinada parte de la red eléctrica, lo que pone en peligro el aislamiento de los equipos eléctricos, incluso genera sobrecorriente y quema los equipos, y también puede afectar las condiciones normales de funcionamiento de los dispositivos de protección contra sobretensiones. Se pueden generar diferentes tipos de sobretensiones resonantes en sistemas con diferentes niveles de tensión y estructuras. Los componentes resistivos y capacitivos de un sistema generalmente se consideran parámetros lineales, mientras que los componentes inductivos generalmente tienen tres tipos diferentes de parámetros característicos. En correspondencia con tres parámetros de inductancia, bajo ciertos parámetros de capacitancia y otras condiciones, pueden ocurrir tres tipos diferentes de fenómenos de resonancia.
1. Resonancia lineal: el parámetro de inductancia es constante y el valor de inductancia no cambia con el voltaje o la corriente del componente.
2. Ferrorresonancia: los componentes inductivos con núcleos de hierro experimentarán un fenómeno de saturación y los parámetros de inductancia ya no son constantes, sino que cambian con la variación de la corriente o el flujo magnético.
3. Resonancia de parámetros: los parámetros de inductancia sufren cambios periódicos bajo la influencia de fuerzas externas.
Las características de la sobretensión de ferroresonancia:En condiciones normales de funcionamiento, la reactancia inductiva en el circuito en serie de inductancia y capacitancia es generalmente mayor que la reactancia capacitiva. Debido a ciertos factores, el voltaje en ambos extremos de la inductancia aumenta, lo que hace que el núcleo de hierro de la inductancia se sature y la reactancia inductiva disminuya, lo que resulta en fases de reactancia inductiva y de reactancia capacitiva, e incluso la reactancia inductiva es más pequeña que la reactancia capacitiva, lo que provoca inversión de fase y ferrorresonancia.
Razones de la aparición de resonancia ferromagnética.
En el sistema de energía, los circuitos generales se pueden simplificar en circuitos en serie y paralelo de resistencia R, reactancia inductiva ω L y reactancia capacitiva 1/ω C. Cuando ocurre la situación de ω L=1/ω C en el circuito, se producirá resonancia y se producirán sobretensión y sobrecorriente en los componentes inductivos y capacitivos del circuito. Debido al hecho de que la impedancia de capacitancia del circuito es esencialmente constante a una frecuencia constante; Y la reactancia inductiva generalmente se genera mediante bobinas con núcleos de hierro. Cuando el voltaje cambia repentinamente, el núcleo de hierro se saturará rápidamente y la reactancia inductiva disminuirá cuando el núcleo de hierro se sature. Por lo tanto, la resonancia a menudo ocurre debido a la saturación del núcleo de hierro, donde ω L=1/ω C.
Las condiciones para generar resonancia ferromagnética.
1. El sistema de punto neutro sin conexión a tierra experimenta conexión a tierra monofásica, desconexión o disparo monofásico-, descarga intermitente y asimetría grave de carga trifásica-.
2. La ferresonancia está relacionada con la saturación del núcleo de hierro. Generalmente, la saturación prematura del núcleo de hierro del televisor deteriora las características de voltios y amperios, especialmente cuando se utiliza un televisor con neutro a tierra en un sistema neutro sin conexión a tierra.
3. Durante el proceso de conmutación, si el modo de funcionamiento constituye precisamente condiciones de resonancia o cuando el disyuntor trifásico-se desfasa, provocará fluctuaciones de voltaje y corriente, lo que provocará resonancia ferromagnética.
4. Al desconectar un disyuntor equipado con capacitores paralelos, si la capacitancia de los capacitores paralelos coincide con los parámetros de inductancia del circuito TV, también puede ocurrir sobretensión de resonancia ferromagnética, causando daños al equipo.
5. Entrada y desconexión del bus sin-carga, cierre repentino del TA, desaparición repentina de la puesta a tierra monofásica-, interferencia externa al sistema.
Limitar y eliminar la sobretensión de resonancia ferromagnética
(1) En el pasado, para evitar la resonancia ferromagnética en las barras colectoras, generalmente se tomaban medidas como retirar los condensadores paralelos de los disyuntores y aumentar la longitud de la línea de operación durante las operaciones de inversión de la barra colectora, además de instalar dispositivos antiresonancia en el lado secundario. Básicamente, estas medidas no fueron buenas. La causa fundamental de la resonancia ferromagnética en los transformadores de tensión es la inductancia electromagnética del núcleo de hierro del transformador y la capacitancia del sistema a tierra. Por lo tanto, elegir un transformador de tensión con buenas características de excitación o utilizar un transformador de tensión capacitivo es una buena solución. La forma fundamental de evitar esto es utilizar un PT capacitivo.
(2) Agregar una resistencia de amortiguación al devanado en triángulo abierto de un transformador de voltaje electromagnético, con un valor de resistencia de R ＜=0.4Xt (Xt es la impedancia de excitación del devanado monofásico-calculada para el lado de bajo voltaje del transformador bajo el voltaje de línea nominal), puede eliminar varios fenómenos de resonancia armónica. Para redes eléctricas de 35 kV y menos, generalmente se requiere que el valor R sea 10-100 Ω. Si la resistencia de amortiguación está conectada al devanado delta abierto durante mucho tiempo, el valor de la resistencia no puede ser demasiado pequeño. De lo contrario, cuando se produce una falla de conexión a tierra monofásica continua-en el sistema, aparecerá un voltaje de secuencia cero de frecuencia eléctrica de 100 V en ambos extremos del devanado en triángulo abierto, lo que provocará una sobrecarga en el transformador. Por esta razón, es mejor utilizar resistencias no lineales, que pueden garantizar una eliminación confiable de la resonancia y cumplir con los requisitos de capacidad del transformador.
(3) Instale un determinado condensador de conexión a tierra en la barra colectora para lograr Xw/Xt ＜=0.01, de modo que no pueda producirse resonancia.
(4) Tome medidas de conmutación temporales, como el uso de bobinas de supresión de arco, la conexión a tierra temporal del punto neutro del transformador y el uso de ciertas líneas o equipos predeterminados. Para la operación inversa del bus de 220 KV en el ejemplo anterior de este artículo, para eliminar la resonancia en serie, se recomienda lo siguiente: 1. Al invertir la operación del bus, después de desconectar el interruptor de conexión del bus, se debe verificar inmediatamente el voltaje del bus detenido para ver si es cero. Cuando el voltaje del bus es mayor que el voltaje inducido, el interruptor de conexión del bus desconectado debe cerrarse inmediatamente. Cuando la resonancia del bus sólo se descubre después de un largo período de parada, generalmente no se permite cerrar el interruptor de conexión del bus. En su lugar, se debe seleccionar un componente sin fuente de alimentación para eliminar la resonancia en el bus desconectado.