有朋友问:书上学的是,由于磁通不能突变,而磁通又滞后电压90度。所以励磁涌流跟合闸初相角有关,0度最大90度最小。那不是只要有个类似同期合闸的装置,选一个最佳的初相合闸,不就解决励磁涌流的问题了吗?但为什么至今励磁涌流还是个世界难题在被各种研究?
我想有必要通过至少两篇文章回答这个问题,本篇文章主要回答,是否选一个最佳初相合闸角度就能解决励磁涌流问题,下一篇文章讲下除了合闸初相角,励磁涌流还与哪些因素有关系?
首先对于问题“选一个最佳的初相合闸,不就解决励磁涌流的问题了吗?”说两点目前看不能实现的事情,其一是以目前的技术无法选择最佳初相合闸;其二,即使选择一个最佳初相合闸,励磁涌流会得到很好的控制,但不会解决,因为合闸有时间差,不会在最佳初相角时刻无时间间隔的合闸,同时影响励磁涌流的因素很多,不仅仅是合闸初相角。
为何无法选择最佳初相合闸角呢?
1.电源频率和电压幅值的波动:
电力系统的频率并非绝对稳定,会在一定范围内波动。即使在并网前对发电机频率进行了调节,也难以保证在合闸瞬间其频率与电网频率完全一致,这就导致难以确定一个固定的最佳初相角来实现无冲击合闸;而且在多电源并网的情况下,需要考虑多个电源之间的相角差、频率差等因素。不同电源的频率和相角可能存在差异,而且这些差异会随着时间不断变化,要使断路器在所有电源之间实现最佳初相角合闸,需要对多个电源的参数进行精确协调和控制,难度很大,也容易产生环流。而且即使完全一致或不是并网的情况,电网本身的频率和电压也是随机变动的,从国国家标准角度允许其在一个合理范围内波动,《GB 12325 电能质量 供电电压允许偏差》:
根据《GBT 15945 电能质量电力系统频率偏差》:
2. 断路器动作时间误差
机械动作延迟:断路器的操动机构从接到合闸信号到主触头实际闭合需要一定的时间,机械的东西没那么精准,而且这个时间并非固定不变,会受到不可控的储能弹簧、机械磨损、润滑状况、环境温度等多种因素的影响。还包括三相不同期性。
控制回路延迟:控制回路中的继电器等元件在动作时也会有一定的延迟时间,这些延迟会累积起来影响断路器的合闸时刻,使得准确地在最佳初相角时刻合闸变得几乎不可能。
3. 测量与监测误差
准确测量电压的初相角需要高精度的测量设备和技术,但在实际电力系统中,测量仪器本身存在一定的误差,而且电网中的电磁干扰等因素,包括电力系统的复杂性和庞大性也会影响测量的准确性,导致所测相角与实际相角存在偏差,进而影响最佳初相角的判断。
4. 负载特性差异
不同的负载特性对合闸初相角的要求不同。对于感性负载,如变压器,合闸初相角一般选择在电压峰值附近可减小励磁涌流;而对于容性负载,如电容器组,合闸初相角选择在电压过零点附近可减小冲击电流。但实际电网中负载类型多样且不断变化,难以针对不同的负载特性实时调整最佳初相角。包括,在电力系统运行过程中,负载可能会突然发生变化,如大型电机的启动、停止等,这会导致电网的电压、电流等参数发生突变,使得预先确定的最佳初相角不再适用,增加了合闸时选择合适初相角的复杂性。
通过以上介绍,可以感受到其复杂程度,本篇文章就说这些,下篇继续!