假定对称的三相系统A相在MN处断开,各序网之间应满足下列电压平衡方程式:
以A相为基准相的各序网络如图②(a)(b)(c)所示:
根据式(2)可将A相的各序网络连接成图②复合序网图。由图②可得:
2、开关非全相运行的危害
(1) 过电压
中性点经消弧线圈接地的电力网当发生开关非全相运行时,三相的对称性受到严重破坏,不对称度和中性点位移均显著增大,以致某一相的对地电压可能升高到危害绝缘的程度,如开关单相断开发生在线路空载充电时,则图○1中EN=0,另外空载时,各序阻抗将主要呈现为线路的容抗,可令
X1=X2≈-
其中: L为消弧线圈的感抗
中性点O的电压为:
ū0=j3IAo L………………………………(6)
a.过补偿时3 L<1/ C0,iA0较小,由式(6)知中性点电压ū0也较小。
b.欠补偿时3 L>1/ C0,iA0较大ū0也较大。
当2( L- )= 时,将出现危险的谐振过电压,ū0会趋于无穷大。
C.全补偿时3 L=1/ C0,ū0在过补偿与欠补偿二者之间。
同样,图○1所示系统,当开关两相断开时,M、N两个系统经开关一相联接,如果补偿度调整不适,一个系统欠补偿,而另一个系统过补偿,则可能产生危险串联谐振过电压。
另外,当开关发生两相断开时,M、N两则的电源可能失去同期,两个系统中性点之间的电压UOO随两个系统摆开的角度周期性地变化,两个系统各相电压的变化情况如图○3所示,其中ūA、ūB、ūC代表系统M,ūa、ūb、ūc代表系统N,假定系统M的向量固定不变,当两侧电源电势之间的相位差达1800时,N侧系统的各相电压向量摆动到图③中的ūa、ūb、ūc位置,由图③可知,当两系统中性点间电压U00达到2倍相电压时,断开相的对地电压可高达2.7倍相电压,这是不允许的。
(2)过电流
由式(5)可知,开关一相运行时,会产生很大的故障电流。非全相运行会产生较大的负序及零序电流,负序电流流过发电机,特产生负序旋转磁场,它切割转子,在励磁绕组和阻尼绕组感应100Hz交流电流,引起附加损耗,阻尼环严重过热。另外,这个负序磁场与励磁绕组磁场相互作用.产生100Hz交变力矩,引起发电机产生频率为100Hz的振动,零序电流会对邻近的通讯线路产生干扰。非全相运行引起的三相电流不平衡,会致使发电机、变压器个别绕组通过的电流较大,引起过热甚至烧毁电机现象等。
3、预防措施
(1)提高开关的性能
开关非全相运行,主要是因开关的质量问题所引起的,特别是开关的机械部分故障,因而,制造厂应充分注意提高开关的机械性能(特别是机械传动部分),并使结构合理。
(2)加强设备的维护
对开关定期进行检修,主要部件要重点检查,如主轴连接板、销钉等。二次回路要检查转换接点压力是否足够,接线端子是否松动,电磁阀撞针是否生锈、变位、钝秃,开合行程是否足够等;若开关较长时间末开合闸过,应在开关投入系统运行前做投切试验,认为良好时再正式投入系统运行。用气压或油压操作的机构,其压力要适当,以防止开关投入时由于压力低投不上,使合闸时间过长;压力过高会造成机构撞击,挂勾挂不上。对油、风管路加强维护,油质保持清洁,防止管路堵塞,风管路采取防冻措施,风含水的份量不能太多,并要定期放水。
(3)在操作方式上加以防止
①开关操作时,尽量在轻负荷时进行,避免在尖峰时进行,尤其是联接系统主干线的开关更要慎重考虑,
②经消弧线圈接地系统,开关并、解列操作时,要考虑两个系统的补偿度,避免系统解列对发生谐振;
③中性点接地系统中,开关并、解列操作时,应保证系统解列时仍要有中性点,一方面可以防止零序保护拒动,另一方面可防止由非同期产生的过电压;
④为防止变压器击穿,中性点应装置放电间隙,放电间隙经电流互感接地,一旦间隙击穿,可用零序电流保护,经一定时限,将连接故障开关的电源切除;
⑤开关操作时,尽量进行环状并、解列操作。
(4)提高值班人员的事故处理水平
①开关操作前要做事故预想,一旦发生非全相事故能熟练迅速处理;
②开关发生非全相运行时,如果是两相断开,应将未断开相的开关拉开;如果是一相断开,应立即试合闸一次,仍不能恢复全相运行时,应用旁路开关旁代或用母联开关串联,使非全相开关停电;
③如果非全相开关所带元件(线路、变压器等)有条件停电,则可先将对侧开关切开,再按上述方法将非全相运行开关停电;
④非全相开关所带元件为发电机时,应迅速降低该发电机的有功和无功出力至零,再按上述方法进行处理。