高电压技术第一节线性谐振过电压

1、第一节 线性谐振过电压第二节 基波铁磁谐振及其特点第三节 电力系统中常见的谐振过电压 第13章 电力系统的谐振过电压电力系统谐振现象电力系统包含有许多电感和电容元件 L：发电机、变压器、互感器、电抗器、消弧线圈等; C：线路对地电容、导线间电容、补偿用的并、串联电容、高压设备的杂散电容、均压电容等。 当系统进行操作或发生故障时，这些电感、电容元件形成各种振荡回路，在一定条件下，可以产生串联谐振现象，导致系统中某部分或某元件上出现严重的谐振过电压。谐振过电压持续时间比操作过电压长得多，甚至可稳定存在，直到破坏谐振条件为止。但在某些情况，谐振发生一段时间后会自动消失，不能自保持。谐振过电压的危害性

2、既决定于其幅值大小，也决定于持续时间长短。谐振过电压将危及电气设备绝缘，也可能因谐振持续的过电流烧毁小容量电感元件设备(如电压互感器)。 谐振的类型 谐振线性谐振参数谐振铁磁谐振电感元件是线性的；完全满足线性谐振的机会极少，但是，即使在接近谐振条件下，也会产生很高的过电压。线性谐振条件是等值回路中的自振频率等于或接近电源频率。其过电压幅值只受回路中损耗（电阻）的限制。电感参数在某种情况下发生周期性的变化 ；参数谐振所需能量来源于改变参数的原动机，不需单独电源，一般只要有一定剩磁或电容的残余电荷，参数处在一定范围内，就可以使谐振得到发展。电感的饱和会使回路自动偏离谐振条件，使过电压得以限制。 电

3、路中的电感元件因带有铁芯，会产生饱和现象，这种含有非线性电感元件的电路，在满足一定条件时，会发生铁磁谐振。电力系统中发生铁磁谐振的机会是相当多的。国内外运行经验表明，它是电力系统某些严重事故的直接原因。第一节 线性谐振过电压 回路的阻尼率 回路的自振角频率 第二节 基波铁磁谐振及其特点 忽略回路电阻铁磁谐振具有以下特点： 产生串联铁磁谐振的必要条件是：电感和电容的伏安特性曲线必需相交在相同的电源电势作用下，回路有两种不同性质的稳定工作状态。在外界激发下，电路可能从非谐振工作状态跃变到谐振工作状态，相应回路从感性变成容性，发生相位反倾现象，同时产生过电压与过电流。 非线性电感的铁磁特性是产生铁磁

4、谐振的根本原因，但铁磁元件饱和效应本身也限制了过电压的幅值。此外，回路损耗也是阻尼和限制铁磁谐振过电压的有效措施。基波铁磁谐振 、高次谐波谐振、分频谐振 第三节 电力系统常见的谐振过电压一、 传递过电压通过容性和感性耦合，在相邻的输电线路之间、变压器的不同绕组之间，都会发生电压的传递现象。在电力系统中，当发生不对称接地故障或断路器的不同期操作时，将会出现零序电压和零序电流，通过耦合，会在相邻的输电线路中感应出传递过电压当变压器的高压绕组侧出现零序电压时，会通过绕组间的杂散电容传递至低压侧，危及低压绕组绝缘或接在低压绕组侧的电气设备。 变压器绕组间的电压传递 在变压器的不同绕组之间亦会发生电压的

5、传递现象。如果传递的方向是从高压侧到低压侧，那就可能危及低压侧的电气设备绝缘的安全。若与接在电源中性点的消弧线圈或电压互感器等铁磁元件组成谐振回路，还可能产生线性谐振或铁磁谐振的传递过电压。若不考虑低压侧的等值电感L的作用，则传递到变压器低压绕组侧的电压为若考虑低压侧的等值电感L的作用，则传递到变压器低压绕组侧的电压为 , L与3C0呈并联谐振，等值电路相当于开路，零序电压全部传递到低压绕组侧在过补偿状态， 0，等值电路呈串联谐振状态。 会急剧增大低压绕组侧电压增高后，消弧线圈会趋于饱和，使得自动增大，过电压也就受到限制。 抑制传递过电压的措施：避免出现系统中性点位移电压，如尽量使断路器三相同

6、期操作；装设消弧线圈后，应当保持一定的脱谐度，避免出现谐振条件；在低压绕组侧不装消弧线圈的情况下，可在低压侧加装三相对地电容，以增大3C0。二、 断线引起的铁磁谐振过电压 断线泛指导线因故障折断、断路器拒动以及断路器和熔断器的不同期切合等。 非全相运行时的谐振电路，在一定的参数配合和激发条件下，可能会产生基频、高频或分频谐振。当发生基频谐振时，会出现三相对地电压不平衡，如两相电压升高、一相电压降低，或三相电压同时升高的现象。在负载变压器侧可能发生负序电压占主要成分的情况，引起系统相序反倾，造成小容量电机反转的现象。 为防止断线过电压，可采取下列的限制措施：保证断路器的三相同期动作，不采用熔断器

7、设备；加强线路的巡视和检修，预防发生断线；若断路器操作后有异常，可立即复原，并进行检查；不要把空载变压器常期接在系统中；在中性点接地的电网中，合闸中性点不接地的变压器时，先将变压器中性点临时接地。这样做可使变压器未合闸相的电位被三角形联接的低压绕组感应出来的恒定电压所固定，不会引起谐振。三、 电磁式电压互感器饱和引起的谐振过电压 正常运行时，电压互感器的励磁阻抗很大，所以每相对地阻抗（L和C0并联后）呈容性，三相基本平衡，系统中性点0的位移电压很小。但当系统中出现某些扰动，使电压互感器三相电感饱和程度不同时，系统中性点就有可能出现较高的位移电压，激发起谐振过电压。常见的使电压互感器产生严重饱和

8、的情况有：电源突然合闸到母线上，使接在母线上的电压互感器某一相或两相绕组出现较大的励磁涌流，而导致电压互感器饱和；由于雷击或其它原因使线路发生瞬间单相电弧接地，使系统产生直流分量，而故障相接地消失时，该直流分量通过电压互感器释放，而引起电压互感器饱和；传递过电压，例如高压绕组侧发生单相接地或不同期合闸，低压侧有传递过电压使电压互感器产生饱和。由于电压互感器饱和程度不同，会造成系统两相或三相对地电压同时升高，整个电网对地电压的变动表现为电源中性点O的位移（电网中性点的位移过电压）。中性点的位移电压也就是电网的对地零序电压，将全部反映至互感器的开口三角绕组，引起虚幻的接地信号和其它的过电压现象，造

9、成值班人员的错觉。中性点直接接地的电网 、中性点经消弧线圈接地的情况下 ，不会出现此类谐振过电压。系统中性点的位移电压为 当系统遭受干扰，使电压互感器的铁芯出现饱和，例如，B、C两相电压升高，电压互感器电感饱和，则流过和的电感电流增大，使其等值电感减小，B、C相的对地导纳变成电感性，即、为感性导纳，而A仍为容性导纳。由于容性导纳与感性导纳相互抵消的作用，造成系统中性点位移电压大大增加。虚幻接地现象是电磁式电压互感器饱和引起工频（基频）谐振过电压的标志。 干扰造成电压互感器铁芯饱和后，将会产生一系列谐波，若系统参数配合恰当，会使某次谐波放大，引起谐波谐振过电压。配电网中常见的谐波谐振有次分频谐振与3次高频谐振。系统出现谐波谐振的特点是三相电压同时升高。当系统线路较长时，等效大，回路的自振角频率低，就可能激发产生分频谐振过电压，发生分频谐振的频率为2425Hz，存在频差，会引起配电盘上的表计指示有抖动或以低频来回摆动现象。这时互感器等值感抗降低