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A sobretensão de ferroressonância é uma sobretensão interna comum que ocorre frequentemente em redes de distribuição onde o ponto neutro não está diretamente aterrado. No entanto, esse tipo de acidente também ocorre frequentemente em redes elétricas de alta-tensão, onde o ponto neutro está diretamente aterrado.
Existem muitos componentes indutivos e capacitivos incluídos no sistema de potência. Ao chavear ou funcionar mal, estes componentes indutivos e capacitivos podem formar circuitos de oscilação com diferentes frequências naturais, causando fenômenos de ressonância sob a ação de uma fonte de energia externa e resultando em sobretensão de ressonância. A ressonância muitas vezes causa sobretensão em determinada parte da rede elétrica, o que põe em risco o isolamento dos equipamentos elétricos, podendo até gerar sobrecorrente e queimar equipamentos, podendo também afetar as condições normais de funcionamento dos dispositivos de proteção contra sobretensão. Diferentes tipos de sobretensões ressonantes podem ser gerados em sistemas com diferentes níveis de tensão e estruturas. Os componentes resistivos e capacitivos em um sistema são geralmente considerados parâmetros lineares, enquanto os componentes indutivos geralmente possuem três tipos diferentes de parâmetros característicos. Correspondendo a três parâmetros de indutância, sob certos parâmetros de capacitância e outras condições, podem ocorrer três tipos diferentes de fenômenos de ressonância.
1. Ressonância linear: O parâmetro de indutância é constante e o valor da indutância não muda com a tensão ou corrente no componente.
2. Ferroressonância: Componentes indutivos com núcleos de ferro experimentarão fenômeno de saturação, e os parâmetros de indutância não são mais constantes, mas mudam com a variação da corrente ou fluxo magnético.
3. Ressonância dos parâmetros: Os parâmetros de indutância sofrem alterações periódicas sob a influência de forças externas
As características da sobretensão de ferroressonância:Sob condições normais de operação, a reatância indutiva no circuito em série de indutância e capacitância é geralmente maior que a reatância capacitiva. Devido a certos fatores, a tensão em ambas as extremidades da indutância aumenta, fazendo com que o núcleo de ferro da indutância sature e a reatância indutiva diminua, resultando em fases de reatância indutiva e reatância capacitiva, e até mesmo a reatância indutiva sendo menor que a reatância capacitiva, causando inversão de fase e ferroressonância.
Razões para a ocorrência de ressonância ferromagnética
No sistema de potência, os circuitos gerais podem ser simplificados em circuitos em série e paralelo de resistor R, reatância indutiva ω L e reatância capacitiva 1/ω C. Quando a situação de ω L=1/ω C ocorre no circuito, ocorrerá ressonância e sobretensão e sobrecorrente ocorrerão nos componentes indutivos e capacitivos do circuito. Devido ao fato de que a impedância da capacitância do circuito é essencialmente uma constante em uma frequência constante; E a reatância indutiva geralmente é gerada por bobinas com núcleos de ferro. Quando a tensão muda repentinamente, o núcleo de ferro satura rapidamente e a reatância indutiva diminui quando o núcleo de ferro satura. Portanto, a ressonância ocorre frequentemente devido à saturação do núcleo de ferro, onde ω L=1/ω C.
As condições para gerar ressonância ferromagnética
1. O sistema não aterrado de ponto neutro apresenta aterramento-monofásico, desconexão ou disparo-monofásico, descarga intermitente e grave assimetria de carga trifásica-.
2. A ferroressonância está relacionada à saturação do núcleo de ferro. Geralmente, a saturação prematura do núcleo de ferro da TV deteriora as características de volt-ampere, especialmente quando se utiliza uma TV com aterramento neutro em um sistema neutro não aterrado.
3. Durante o processo de comutação, se o modo de operação constituir precisamente condições de ressonância ou quando o disjuntor trifásico for comutado fora de fase, causará flutuações de tensão e corrente, levando à ressonância ferromagnética.
4. Ao desconectar um disjuntor equipado com capacitores paralelos, se a capacitância dos capacitores paralelos corresponder aos parâmetros de indutância do circuito TV, também poderá ocorrer sobretensão de ressonância ferromagnética, causando danos ao equipamento.
5. Entrada e desconexão do barramento sem{1}}carga, fechamento repentino do TA, desaparecimento repentino do aterramento-monofásico, interferência externa ao sistema.
Limitar e eliminar sobretensão de ressonância ferromagnética
(1) No passado, para evitar ressonância ferromagnética em barramentos, medidas como a remoção dos capacitores paralelos dos disjuntores e o aumento do comprimento da linha de operação durante as operações de reversão de barramentos eram geralmente tomadas, além da instalação de dispositivos anti-ressonância no lado secundário. Fundamentalmente, estas medidas não foram boas. A causa fundamental da ressonância ferromagnética em transformadores de potencial é a indutância eletromagnética do núcleo de ferro do transformador e a capacitância do sistema para o terra. Portanto, escolher um transformador de potencial com boas características de excitação ou utilizar um transformador de potencial capacitivo é uma boa solução. A maneira fundamental de evitar isso é usar um PT capacitivo
(2) Adicionar um resistor de amortecimento ao enrolamento delta aberto de um transformador de tensão eletromagnético, com um valor de resistência de R ＜=0.4Xt (Xt é a impedância de excitação do enrolamento monofásico-calculado para o lado de baixa tensão do transformador sob tensão nominal de linha), pode eliminar vários fenômenos de ressonância harmônica. Para redes elétricas de 35KV e abaixo, o valor R geralmente deve ser 10-100 Ω. Se o resistor de amortecimento estiver conectado ao enrolamento delta aberto por um longo período, o valor da resistência não pode ser muito pequeno. Caso contrário, quando ocorrer uma falha de aterramento monofásica contínua no sistema, uma tensão de sequência zero de frequência de energia de 100 V aparecerá em ambas as extremidades do enrolamento delta aberto, causando sobrecarga do transformador. Por esse motivo, é melhor usar resistores não lineares, que podem garantir a eliminação confiável da ressonância e atender aos requisitos de capacidade do transformador.
(3) Instale um determinado capacitor de aterramento no barramento para atingir Xw/Xt ＜=0.01, para que a ressonância não possa ocorrer.
(4) Tomar medidas de comutação temporária, como usar bobinas de supressão de arco, aterrar temporariamente o ponto neutro do transformador e usar certas linhas ou equipamentos predeterminados. Para a operação do barramento reverso de 220KV no exemplo anterior deste artigo, para eliminar a ressonância em série, é recomendado que: 1. Ao reverter a operação do barramento, após desconectar a chave de interligação do barramento, a tensão do barramento parado deve ser imediatamente verificada para ver se é zero. Quando a tensão do barramento for maior que a tensão induzida, a chave de barramento desconectada deve ser fechada imediatamente. Quando a ressonância do barramento só é descoberta após um longo período de desligamento, geralmente não é permitido fechar a chave de interligação do barramento. Em vez disso, um componente sem fonte de alimentação deve ser selecionado para eliminar a ressonância no barramento desconectado.