表计型电力用户用电信息采集终端运行损坏故障分析
总之,当输入供电电压的直流母线电压Vin≥Vp=750±50Vdc时,电路会因过电压面临损坏风险。
2.配变电压器非全相投入产生的暂时过电压是造成终端损坏的主要原因之一
(1)供电线路的过电压及其一般特点
一般地,供电线路的过电压分为外部过电压和内部过电压。雷击过电压为外部过电压,对于电网自身参数发生变化产生的过电压,称为内部过电压。雷击过电压会造成终端损坏是毋庸置疑的。
内部过电压分为操作过电压和暂时过电压。操作过电压主要是指投切配电设施产生的过电压,它的特点是在工频电压分量上叠加一高频衰减振荡波,或者叠加一非周期性的冲击波,幅值会是工频电压的二倍甚至三倍,持续时间短,一般不大于0.1s。暂时过电压分为工频电压升高和谐振过电压,它的特点是工频电压或叠加在工频电压上的倍频电压、分频电压会升高,严重时会超过额定电压的一倍,持续时间可能较长,尤其是出现基波铁磁谐振时,幅值可能相当大。
不管是外部过电压,还是内部过电压,一旦其幅度和持续时间达到一定水平时,肯定会对终端造成损害。
(2)配电变压器非全相空载投入产生暂时过电压机理分析
配电变压器非全相空载投入是指变压器处于空载时,一次侧A、B、C三相开关投入不同步,导致变压器在一定时间内处于非全相运行。断路器开关的三相不同步投入和三相零克的不同时投入是客观存在的,尤其是后者在现实中普遍存在,并且操作极为不规范,出现配电变压器非全相空载投入的现象相当普遍。
1) 配电变压器非全相空载投入会导致低压侧电压一相相电压是正常值电压,另二相的相电压均为正常值的一半,方向一致,但与正常电压值相的方向刚好相反。
如图2,假如我们先投入零克B,然后投零克C,过一定时间后再投零克A,换言之,在一段时间内让A相处于缺相状态。
对于普遍使用的△/Y0-11方式联结的配电变压器,我们不难作出此时的电压相量图为图3。从相量图上得知,配电变压器在断A相空载投入时,会导致低压侧相电压Ub是正常值电压,另二相电感器厂家Ua和Uc的相电压均为正常值的一半,且Ua和Uc方向一致,但与Ub相的方向刚好相反。假设Ub=Umsinωt,则Ua=Uc=0.5Umsin(ωt+π),图4是此时的低压侧各相电压的波形图。
图3:配电变压器低压侧电压相量图
图4:低压侧各相电压的波形图
2) 空投变压器产生的励磁涌流含有二次谐波和三次谐波,在非全相投入时,产生的谐波会出现在低压侧,出现暂时过电压。
配电变压器投入时产生的励磁涌流持续时间较长,从数十个电源周期到数十秒不等。励磁涌流的幅度与变压器的二次负荷无关,但持续时间与二次负荷有关。因此,空载投入时,励磁涌流持续的时间要长些。
产生励磁涌流时,会产生大量的奇次和偶次谐波,但以二次和三次为主。低压侧二次谐波的幅度可以达到基波的30%-50%,三次谐波的幅度可以达到基波的50%。假设幅值均达到基波的50%,则考虑高压侧A相缺相和二种谐波后的低压侧b相、a相和c相的电压http://www.dadianliu.cn/电感生产为:
Ub=Umsinωt+0.5Umsin(2ωt+φ1)+0.5Umsin(3ωt+φ2)
Ua=Uc=0.5Umsin(ωt+π)+0.25Umsin(2一体成型电感器ωt+φ1+π)+0.25Umsin(3ωt+φ2+π)
当φ1=-π/2、φ2=-π时,上式的最大值可以达到最大,此时的合成波输出波形如图5所示。
图5:含有二、三次谐波分量的合成电压波形图