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何为谐振?
所谓谐振,按电路理论,它是正弦电压加在理想的(无寄生电阻)电感或电容串联电路上。当正弦频率为某一值时,容抗与感抗相等,电路的阻抗为零,电路电流达到无穷大;如果正弦电压加在电感和电容并联电路上,当正弦电压频率为某一值时,电路的总导纳(导纳是阻抗的倒数)为零,电感、电容元件上电压为无穷大。
谐振分类
谐振的分类方式根据电路的接线方式来分的话分为两类:串联谐振和并联谐振。
串联谐振:电路中各阻抗元件是串联连接的,而电路中电感和电容的相位相差180°,所以电路的阻抗用公式表达为:阻抗Z=R+Rl+Rc=R+j[ωL-1/(ωC)]。
并联谐振:电路中各阻抗元件是并联连接的,所以电路的阻抗用公式表达为Z=1/R+j[ωC-1/(ωL)]。
谐振产生的条件
由于串、并谐振的产生条件一致,所以我们用串联谐振做对象进行解析。根据谐振的概念我们可以得知,当串联电路中总的阻抗值最小时,电路就会发生谐振现象,根据串联电路阻抗公式Z=R+Rl+Rc=R+j[ωL-1/(ωC)],阻抗Z的幅值
可以看出,当ωL等于1/ωc时,电路的阻抗最小,当容抗和阻抗相等时,电路可视为纯电阻电路。此时电感元件和电容元件两端的电压幅值相同,方向相反,相互抵消。电阻两端的电压即为电路两端的电压。
谐振特点
串联谐振:
①电路阻抗Z=R
②电路电流I最大
③电路中容抗和阻抗值相等,相位相差180°
④电路中的电压和电流相位相同
⑤电感元件和电容元件两端电压不为零
并联谐振:
①电路电流等于电阻支路电流
②电路电流值达到最小值
③电感支路和电容支路中的电流幅值相等,方向相反
④电感元件和电容元件两端电压不为零
6KV母线发生谐振时的故障现象
现象一:6KV母线发出“6KVXX段接地”报警;
现象二:工频谐振时,6KV母线对地电压可能一相降低,两相升高;或者一相升高、两相降低。升高相的电压值大于线电压(一般不超过3倍相电压);
现象三:高频谐振时,6KV母线对地电压可能三相同时升高,也可能一相升高,两相降低。升高相电压大于线电压(一般不超过3~3.5倍相电压);
现象四:分频谐振时,6KV母线对地电压三相依次轮流升高,三相电压在相同范围内出现低频摆动(一般不超过两倍相电压);
现象五:因为6KV系统发生谐振时为串联谐振,所以电路中的电流会升高,若谐振时间过长未处理,电压互感器一次保险丝会熔断,当断两相或者三相时,快切会动作,母线低电压保护动作;
现象六:母线消谐装置报警灯亮;
现象七:6KV系统为不接地系统,发生谐振若不及时处理,容易造成弧光接地和相间短路。
6KV母线发生谐振时的故障处理
⑴立即汇报班长和值长;
⑵根据事故处理原则,首先判断故障的真实性,根据DCS以及就地消谐装置判断故障发生的真实性;
⑶若判断为保护装置故障,则报修处理;
⑷若判断为真实故障,则检查消谐装置是否自动消谐。若没有自动消谐,可通过以下几种方式消除故障:①启、停该段母线上的辅机;②倒换厂用电,用备用电源带该段母线;③以上措施无法消谐时,可采用切除线路所有负载,再逐一送出,必要时停运母线,再恢复。
事故案例简析
事情经过:某厂班组成员接令进行厂用电切换(工作电源和备用电源切换)操作,发现当6KV工作A段母线由备用电源切至工作电源供电时,DCS界面报警“6KV母线接地”,DCS上A段母线三相相电压显示Ua=2.9KV,Ub=4.1KV,Uc=3.9KV,母线线电压出现略微下沉现象(由6.3KV下降到了6.1KV),对就地设备检查发现母线PT上有“1/3频”报警存在,且在就地母线压变上进行三相相电压切换检查发现,DCS上三相相电压值为真实值.此外,运行人员对该母线配备的小电流接地装置检查发现并没有接地故障报警在,运行人员确定异常后迅速汇报值长和班长,接令对A段母线进行恢复备用电源供电操作,接地报警消失。后对就地报警复归消失后,重新进行A段母线备用电源至工作电源切换操作,发现接地报警出现,经值长同意后该段母线改回备用电源供电,并汇报检修处理。
案例分析:通过事件经过我们发现此次故障现象有以下几个:⑴DCS上光字牌报警“6KV母线接地”;
⑵DCS上6KVA段母线三相电压出现一相电压下降但不为“零”,另外两相电压'略微'上升;
⑶就地母线PT“1/3频”报警;
⑷就地小电流装置上没有接地报警存在。
针对以上几个现象,经过就地数据和报警确认,我们可以判断出,此次故障应为6KV母线的谐振现象。
故障现象一
此报警出现可判断母线出现故障
故障现象二
此图可以初步判断母线发生谐振故障(因母线单相接地故障的现象是接地相相电压接近0,其他两相电压上升接近线电压)
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故障现象三
此报警可协助判断为母线谐振故障
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故障现象四
因此处并无母线接地故障报警和故障支路显示,进一步确认是母线谐振故障,非母线接地
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事故处理:首先,立即汇报值长和班长DCS有故障报警存在;
其次,经过分析DCS盘面数据和报警,并与就地相关辅助设备上的数据和报警进行比对,我们判断此次故障是真实存在的,并为母线谐振故障;
第三步,检查6KV小电流消谐装置是否可以自动消除谐振,若可以,继续母线相关恢复操作;若不可以,可进行以下操作:①启动或者停止A段母线上的辅机设备,来改变角频率ω,从而破坏感抗和容抗的等值关系;②倒换厂用电供电方式;③以上措施无法消谐时,可采用切除线路所有负载,再逐一送出,必要时停运母线,再恢复(因此时机组并未运行,若机组处于运行状态,因谐振现象会产生电流升高,弧光过电压现象,严重时会造成设备损坏,危害设备和人身安全,故谐振故障不宜超过2小时,必要时请求停役机组进行消除故障操作)。
注:⑴在进行就地事故真实性检查过程中,一定要做好防范触电的措施,穿好绝缘鞋、带好绝缘手套和安全帽、衣袖领口要系好!
⑵在进行就地事故真实性检查过程中,一定要做好防范触电的措施,穿好绝缘鞋、带好绝缘手套和安全帽、衣袖领口要系好!
⑶在进行就地事故真实性检查过程中,一定要做好防范触电的措施,穿好绝缘鞋、带好绝缘手套和安全帽、衣袖领口要系好!
重要的事情说三遍!!!
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