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利用高频磁环抑制电力系统


在利用高频磁环抑制电力系统快速过电压的研究领域,本文作者已经取得一定成果。在以往工作的基础上,提出了利用高频磁环并联阻尼电阻来抑制变压器雷电过电压的方法,作为避雷器保护的补充和完善措施,并进行了相应的模拟试验和仿真分析,证明了该方法的可行性。1 过电压抑制原理 利用高频磁环抑制变压器雷电过电压的方法是将高频磁环和阻尼电阻并联后安装到与变压器相连接的线路上,改变线路的参数,增加雷电波传播路径中的电感和能量损耗。雷电波经过高频磁环和阻尼电阻之后幅值和陡度被削弱,从而保护了变压器。  

单独使用磁环仅可以降低雷电波的陡度,不能消耗其能量;而且,由于雷电波幅值很高,磁环很容易因磁饱和而失去作用。因此,作为避雷器保护的补充,本文使用高频磁环并联阻尼电阻来抑制雷电过电压,由多个磁环组成的磁环串套装在变压器的连接导线上,阻尼电阻并接在磁环两端。雷电波到达磁环串后,由于磁环电感的作用,一部分雷电流通过阻尼电阻分流,雷电波的幅值被衰减。研究表明,磁环串电感越大,则可以选择越大的阻尼电阻,获得更大的衰减作用;在磁环串电感一定的情况下,阻尼电阻有一个最优值,产生最大衰减。阻尼电阻的存在还有另一个重要作用,即通过对雷电流的分流作用,减小磁环饱和程度。图1 高频磁环串和阻尼电阻并联结构  图2 为所采用的非晶磁芯材料(FJ37 型)的磁化曲线。如需有效抑制雷电波陡度,即需要足够大的磁环串电感。磁环串电感取决于磁环材料特性和磁环串尺寸。在实际应用中,须尽可能选择高饱和、高磁导率、高工作频率的磁性材料。要保证高频磁环串的工频阻抗很小,在工频电流通过时损耗和压降很小,不影响系统的正常运行。此外,还应根据应用条件优化磁环的几何形状和尺寸。本文选取的磁环由非晶磁芯构成,非晶磁性材料的频率范围为300 kHz,相对磁导率200~1 000,饱和磁感应强度约1.5 T。非晶磁芯为铁基材料,卷制加工,便于制做大尺寸磁环,价格合理。

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