變頻器過電壓理論研究
摘要:本文從實際出發較系統地分析了變頻器在運行中可能出現的幾種過電壓以及抑制方法,可以較好地應用在變頻器的設計和使用過程中,保護變頻器的安全。
關鍵詞:變頻器變壓器過電壓研究
abstract:
Thetechnologyarticleanalysesmanifoldover-voltagesbythenumbers
wheninverterworking,andanalyseshowrestrainover-voltage.These
methodsrestrainingover-voltageareusefulindesigningandusing
inverterandprotectsafetyofinverter.
Keywords:invertertransformerover-voltageresearching
在我們的實際工作中,經常會碰到各種各樣的過電壓,特別是高壓大功率變頻器中使用了功率較大的變壓器,在運行時可能出現各種過電壓而引起系統運行異常,需要我們對這些過電壓進行限制或克服。
下面我們對變頻器在運行中可能出現的過電壓進行分析:
一、分斷空載變壓器出現的過電壓
按照截流過電壓形成的理論,當斷開空載變壓器時,變壓器電感中的電流不能突變,其中存儲的磁場能量,在變壓器勵磁電感L和對地電容間形成振蕩,從而出現過電壓。
設計得移相變壓器最大過電壓峰值為:
Um=14.51.414Un=123KV
由以上計算知道,由于變頻器中得變壓器在分斷時會產生很高的分斷過電壓,因此必須想辦法吸收這些過電壓。
二、合空載變壓器產生的過電壓
對于合空載變壓器產生涌流過電壓,理論上只有在做變壓器空合閘試驗中出現,而在實際的變頻系統中基本上是不存在的,因為變壓器基本上都是帶負載合閘。
我們在實際試驗中合空載變壓器曾檢測到數倍于電源電壓的過電壓,其物理原理為:空載變壓器仍可等值于一個勵磁電感與變壓器本身的等效電容的并聯,如果變壓器的中性點不接地,開關又是非同期合閘(一相或兩相先合),由于饋線電容、變壓器對地電容、縱向電容與變壓器電感產生振蕩,結果產生較高的過電壓,特別是后合相及變壓器中性點過電壓較高。其等值運算和過電壓波形.
一般情況下,在合閘的瞬間由于電磁場由零磁通突然產生變化,根據電磁感應定律,通過分布參數會產生自激振蕩,如果在合閘瞬間的頻率和幅值剛好滿足自激的條件,變壓器會產生較高的自激電壓而產生較高的過電壓,由于變壓器等效電路中的電阻對自激能量的吸收作用,這個電壓會在合閘后數周波或者幾秒內逐步衰減到零,但是對于特別大的變壓器,這個減幅振蕩可能會維持數秒鐘,合閘瞬間的自激電壓及減幅振蕩波形如下圖2,因此對于合閘中的涌流過電壓也因該引起高度重視。
某供電所對一臺S-90000/220變壓器進行了空合閘試驗,對過電壓進行了實測。
中性點過電壓KV234倍數1.84uφ
未合相過電壓KV528倍數2.95uφ
斷路器,不同期時間20ms;
中壓側過電壓倍數3.1倍;
低壓側過電壓倍數6.2倍。
由此得出結論:變壓器中性點不接地,斷路器三相非同期合閘時過電壓很,高尤其是后合閘的線圈。變壓器副邊(低壓側)過電壓倍數很高。
對這類過電壓改善辦法:
1.中性點接地,或先將中性點刀閘合上后再合變壓器,最后斷開中性點。
2.改善斷路器的同期性,防止非同期合閘引起較高過電壓。
三、變壓器帶單元合閘產生的過電壓
根據上述理論分析及案例我們知道,變壓器帶上負載后合閘也會產生過電壓,只是相對空載時要小些。在我們的真實負載中有比較大的電容,由于電容的儲能不會突然增加,再加上輸送電纜在傳輸高頻率的振蕩電壓時有分布對地電容,這些電容對過電壓有吸收作用。這兩者的共同作用使變壓器在合閘過程中的過電壓受到抑制,但是有時候其數值仍然很高,甚至有可能高出元件的耐壓值,這是很危險的。因此我們采用增加器件耐壓和增加過電壓吸收電路的辦法克服合閘過電壓。
四、整流元件的換向過電壓
五、過電壓的抑制
1.變頻器移相變壓器的分斷過電壓抑制
對于變頻器移相變壓器的分斷過電壓,我們采用阻容吸收網絡和氧化鋅避雷