浅谈10kV系统产生谐振过电压原因及控制对策
探讨10kV系统电缆线路过电压原因和对策
探讨10kV系统电缆线路过电压原因和对策文章综合分析了0kV系统电缆线路过电压原因，在分析原因基础上提出了合理且科学的控制措施。
不断提升电力系统运行安全管理水平，保障电力运行效益。
关键字：过电压；措施；10kV系统电缆线路一、10 kV系统电缆线路过电压产生的原因（一）铁磁谐振过电压当前，我国建立起的10kv系统一般都属于中性点、非有效接地特殊电力系统。
在10kv系统电缆线路中，电压互感器运行会对系统产生一定影响。
一般而言，电压互感器绕组中性点都是一次绕组直接接地，在电力系统运行过程中不会有铁磁谐振现象出现。
如果产生的谐振现象是在合理的范围内，也不会对电力系统运行造成危害。
但10kv系统电缆路线参数配置不一致，因此会出现铁磁谐振，而且是以高次谐波谐振为主，引起电压变大，继而使得系统短路，最终导致安全事故出现。
（二）弧光接地过电压当10kv系统电缆线路保持单相接地状态时，接地电流比较小，则电弧容易出现熄火现象，熄火之后将很难再燃烧起来。
而接地电流相对较大，电弧可以保持稳定燃烧状态，这个时候，10kv系统电缆路线在异常状态下，有可能会出现间歇性电弧问题。
众所周知，间歇性电弧是引起弧光接地电压一大重要因素。
而且，在运行过程中，问题出现范围会比较广，持续时间比较长。
当电压幅值处于常规状态的2.5倍到3.5倍时，10KV电力系统运行将存在安全隐患。
（三）雷电过电压由于10kv系统电缆路线整体耐雷水平比较差，相对的防雷措施也不够完善。
在雷雨季节，10kv电力系统运行受自身网络影响，遭到的雷击时的危害会更大。
当发生雷击时，系统会因遭受雷击出现过电压现象，而且过电压现象会非常明显，可能导致配电设备出现大规模损坏。
（四）内部过电压在10kv电力线路中，线路会由于自身运行出现过电压现象。
电能在系统内部传递或者转化过程中引发过电压，是非常普遍的现象。
主要有两个方面原因，操作过电压和工频过电压。
在这两个原因中，工频过电压主要是系统突然出现负荷而引起，操作过电压是由于人为操作失误或不规范导致，当系统内部的电压比较高时，将会导致故障出现。
10kV电压异常原因分析及处理措施方案
10kV电压异常原因分析与处理措施摘要：本文对电网实际运行中时常出现的10kV电压异常现象的原因进展分类，并逐一研究分析其产生机理，从而引出处理10kV电压异常措施的思路。
关键词：电压异常；负荷；接地；断线；消弧线圈；谐振0 前言电压的异常直接影响设备的运行技术指标、经济指标，甚至导致用户的用电设备无常工作，电网的平安与经济运行遭至破坏。
10kV母线是调度部门可以进展电压调控的最后一级母线，也是最直接影响用户电压质量的母线。
因此对10kV 电压异常产生的根本原因进展分析研究，对消除电压异常和保障电网平安运行具有十分重要的意义。
1 负荷变化引起的电压偏移根据相关调压原那么要求：变电站和直调电厂的10kV 母线正常运行方式下的电压允许偏差为系统额定电压的0%―+7%。
而在实际电网运行中，在白天用电顶峰时段，10kV 母线可能低于10.0kV下限，在深夜用电低谷时段，10kV母线也可能高于10.7kV上限。
造成电网正常运行中电压偏移的原因是不同大小的功率在电网元件中传输会产生不同的电压降落。
功率由系统通过110kV降压变压器经变压后到达10kV母线，其等值电路图和相量图如图1所示。
在上图中，为归算到110kV变压器10kV侧的一次电压，为110kV变压器的二次电压，即10kV母线电压，S为传输的视在功率，为归算到110kV变压器10kV侧的传输电流，φ为与的相位差，XT为110kV变压器归算到二次侧的等值电抗，RT为110kV变压器归算到二次侧的等值电阻。
图中，就是电压降相量，即〔RT+XT〕，将电压降相量分解为与二次电压同方向和相垂直的两个分量和。
称为电压降落的纵分量，称为电压降落的横分量。
而在电网实际计算中，由于电压降横分量很小，可以忽略不计，因此，其电压降可以省略简化成仅为电压降落的纵分量，以ΔU表示。
由图3可得ΔU的模值为，将、、代入上式可得，因此可以得出，10kV母线电压与传输功率的关系公式为：由上式可知，通过减少传输的有功负荷P、无功负荷Q、电阻RT和电抗XT，或者提高110kV侧电压U1的方法，可以减少电压降落，提高10kV电压；反之那么降低10kV电压。
浅谈电力系统中的铁磁谐振过电压及消除方法
浅谈电力系统中的铁磁谐振过电压及消除方法摘要：本文简要分析了电力系统中铁磁谐振产生的原因、现象及对电气设备的危害，并介绍了消除铁磁谐振过电压的常用方法。
关键词：电力系统；铁磁谐振；过电压；电容；电感1 引言电力系统中有许多的电感、电容元件，如变压器、互感器、电抗器、消弧线圈、发电机等的电感，输电线路的对地电容及相间电容，以及各种高压设备的电容。
这些电感，电容元件在特定的参数配合条件下构成振荡回路，当系统进行操作或发生故障时形成谐振现象，从而产生谐振过电压，导致系统中某些电气设备出现严重的过电压而损坏，影响电力系统的安全运行。
2铁磁谐振过电压产生的原因电力系统内，一般的回路都可简化成电阻R、感抗、容抗的串联和并联回路。
铁磁谐振回路由带铁芯的电感元件(如空载变压器、电压互感器)和系统的电容元件组成。
正常运行条件下，感抗大于容抗，即＞，此时电路运行在感性工作状态，不具备线性谐振条件，回路保持稳定状态。
铁磁谐振回路的容抗在频率不变的情况下基本上是个不变的常数，而感抗一般是由带铁芯的线圈产生的，铁芯饱和时感抗会变小。
当电源电压有所升高或电感线圈中出现涌流时，就有可能使铁芯饱和，其感抗值随之减小，当＝时，即满足串联谐振条件，于是发生铁磁谐振[4]。
电力系统运行参数具有随机性，其运行方式灵活，构架比较复杂，容易使系统参数发生变化。
在进行操作或者发生故障的条件下，电力系统中的电容和电抗元件很容易形成振荡回路，尤其是主变压器，电压互感器等有绕组及铁芯的设备在一定的激励条件下，最容易产生电磁耦合现象，进而产生串、并联谐振，引发铁磁谐振过电压。
35kV、10kV系统大多采用中性点不接地方式运行，电网结构相对薄弱，加上电力系统操作频繁，运行方式又多变，很容易导致铁磁谐振过电压。
据有关统计，铁磁谐振过电压导致故障概率高达50% ～ 55%。
铁磁谐振过电压导致故障的严重性可见一般。
铁磁谐振过电压本质上是由于非线性励磁电感与电力系统对地电容所构成的铁磁谐振所引发的电网中性点不稳定现象。
油区10kV电力系统谐振过电压产生原因及抑制措施
中 ， 在 １０ｋＶ系 统 母 线 Ｐ Ｔ 二 次 线 圈 开 口 三 角 处 并 接 阻 尼 电 阻 为 ５ ０Ω
￣６０Ω ， ５００Ｗ左 右 ， 或 在 一 次 侧 中 性 点 串 联 阻 尼 电 阻 为 ９ｋΩ ，
１５０Ｗ左右以消除铁磁谐振影响。但当线路单相接地时，若电压互感
器一次侧电流显著增大或因本身元件故障，此种方法就不能有效避免
技术创新
内江科技 ２０１０年第５期 106
油区１０ｋＶ电力系统谐振过电压产生原因及抑制措施
赵宏宇
（胜利油田胜利油建电气安装公司）
摘 要 对油田由于感性、容性负载较多，组合成的电力线路一旦构成谐振条件，就极易产生铁磁谐振，引起过电压可能造成设 备人员伤害。本文探讨铁磁谐振产生原因并提出解决办法，对工程施工人员及运行人员操作具有一定参考作用。
（３）传递过电压。传递过电压发生在中性点绝缘或经消弧线圈
接地的电网中。在正常运行条件下，电网的中性点位移电压很小，当
电网发生不对称接地故障，断路器非全相或不同期操作时中性点位移
电压将明显增大，当变压器的高压侧绕组发生铁磁谐振时，通过变压
比关系，低压绕组也会承受谐振过电压，这是典型的电磁传递现象。
当出现这种传递过电压时同时伴随消弧线圈、电压互感器等的铁芯饱
常中性点不平衡电压较高的系统
中，雷电感应多引起分频谐振。
此时三相电压同时升高，数值约
为线电压值，作周期性摆动，一
图２ Ｈ．Ａ．Ｐｅｔｅｒｓｅｎ谐振曲线
般不超过２．５倍相电压值，且不稳定。容易造成电压互感器温度升高
甚至冒油。Ｈ．Ａ．Ｐｅｔｅｒｓｅｎ等人根据线路的容抗ＸＣ 与电磁式ＰＴ的励磁电 感ＸＬ的比值绘出了谐振曲线，如图２所示，据此可确定产生分频谐 振、基波谐振和高频谐振的区域。
产生谐振过电压的原因
产生谐振过电压的原因
产生谐振过电压的原因有多种，主要包括以下几个方面：
1.系统参数不匹配：当谐振回路的元件参数与谐振频率不完全匹配时，会导致谐振过电压的产生更加容易。
2.三相不平衡：三相不平衡导致各相的电感和电容发生变化，从而形成谐振回路，引发谐振过电压。
3.负荷突变：系统中的负荷突变可能导致贮能器中的能量被释放，形成串联谐振环路，从而引发高电压现象。
4.系统接地方式不当：不合理的接地方式可能导致电容和电感发生变化，形成谐振回路，进而产生谐振过电压。
5.变压器参数不匹配：当变压器在系统中存在较大的不匹配情况时，容易形成谐振回路，引起谐振过电压。
6.其他原因：如线路中的铁磁谐振过电压，因为带铁芯的电感元件容易出现饱和现象，导致回路中的电感参数形成非线性的图像。
为了降低谐振过电压的风险，可以采取一系列防范措施，包括但不限于：降低谐振频率、控制负荷突变、改善系统接地方式、提高设备的绝缘强度、引入谐波滤波器、安装避雷装置等。
浅谈电压互感器铁磁谐振产生原因及消除措施
浅谈电压互感器铁磁谐振产生原因及消除措施发布时间：2023-03-08T04:25:05.108Z 来源：《福光技术》2023年3期作者：周家典[导读] 本文结合新疆金晖110KV变电站项目10KV二段PT柜由于发生三相铁磁谐振而烧毁电压互感器的案例分析其铁磁谐振特点并给出其相关的抑制措施。
福建中能电气有限公司摘要：根据电压互感器在现场运行发生铁磁谐振当时的内外部电网环境，从而对其产生原理及特点进行分析，提出了5条有效的抑制方案。
关键词：电压互感器、铁磁谐振引言：本文结合新疆金晖110KV变电站项目10KV二段PT柜由于发生三相铁磁谐振而烧毁电压互感器的案例分析其铁磁谐振特点并给出其相关的抑制措施。
在电力系统的输配电回路中，由于电磁式电压互感器是非线性的铁芯电感元件，如果系统出现电力参数的突然变动，则电压互感器的铁芯就有可能饱和，从而造成LC共振回路，激发起持续的、较高幅值的过电压，这就是铁磁谐振过电压。
根据这几十年来电网运行情况表明，在 10kV及以下的中性点不接地系统中，电压互感器引起的铁磁谐振现象是一种常见的故障，严重威胁到了电网的安全运行。
由于单相铁磁谐振的电路是电力系统中最常见的铁磁谐振，因此本文结合我公司客户新疆金晖110KV变电站项目10KV二段PT柜由于发生单相铁磁谐振而烧毁电压互感器的案例，分析其铁磁谐振特点并给出其相关的抑制措施。
案例：新疆金晖工业园区采用110/10KV的供电方式，10KV供电采用电缆敷设；另外10KV采用中性点不接地的供电方式（小电流接地）。
另外发生事故时，多数线路处于空载运行状态，用电负荷很小；整个工业园区正处于紧锣密鼓的安装施工中，由于管理混乱，施工中经常出现10KV电缆被挖断的事故；110KV变电所10KV二段电压互感器柜由于发生铁磁谐振，造成电压互感器烧毁，I段10KV进线柜和110KV 1号主变出线柜失电跳闸事故（2号主变未投运）。
本次故障就现场的情况分析跟10KV电缆经常被挖断有关，造成了单相接地或弧光接地，而后值班人员发现后切除该条线路（造成单相接地或弧光接地突然消失），为铁磁谐振的形成创造了条件，从而导致发生了较为严重的铁磁谐振故障，电压互感器击穿烧毁。
浅析电力系统中谐振过电压的原因及防范措施
浅析电力系统中谐振过电压的原因及防范措施发表时间：2018-03-23T14:29:03.593Z 来源：《防护工程》2017年第32期作者：宋子健[导读] 但往往不一定能准确及时判断出接地线路，以致延误消振时间，所以，工作中为及时消除谐振一般先考虑选择上述四种途径。
大唐长春第二热电有限责任公司吉林长春 130031摘要：对电力系统中谐振过电压的产生原因进行了分析和探讨，介绍了目前常用的消谐方法及优缺点，提出了防止谐振过电压的措施和谐振事故的处理方法，提高系统运行稳定性。
关键词：电力系统；谐振；过电压；稳定性电力系统中引起过电压的原因很多，其中谐振过电压出现相对频繁，危害性较大。
过电压一旦发生，往往会造成电气设备的损坏、烧毁，甚至发生停电事故。
由于谐振过电压作用时间较长，且不能用避雷器限制，在选择保护措施方面有较大的困难。
谐振是由铁心电感元件，如发电机、变压器、电压互感器、电抗器、消弧线圈等和和系统的电容元件，如输电线路、电容补偿器等形成共谐条件，激发持续铁磁谐振，使系统产生谐振过电压。
1 谐振产生的原因简单的R、C和铁芯电感L电路中，假设在正常运行条件下，其初始状态是感抗大于容抗，即ωL＞（1/ωC），此时不具备线性谐振条件，回路保持稳定状态。
但当电源电压有所升高时，或电感线圈中出现涌流时，有可能使铁芯饱和，其感抗值减小，当ωL＝（1/ωC）时，即满足了串联谐振条件，在电感和电容两端便形成过电压，回路电流的相位和幅值会突变，发生磁谐振现象，谐振一旦形成，谐振状态可能“自保持”，维持很长时间而不衰减，直到遇到新的干扰改变了其谐振条件谐振才可能消除。
下列激发条件造成电压谐振：电压互感器的突然投入；线路发生单相接地；系统运行方式的突然改变或电气设备的投切；系统负荷发生较大的波动；负荷的不平衡变化等。
2 常用的消谐方法及优缺点2.1中性点不接地系统常见的消谐措施（1）采用励磁特性较好的电压互感器电压互感器选型时尽量采用采用励磁特性较好的电压互感器。
电压互感器谐振过电压分析及预防措施
电压互感器谐振过电压分析及预防措施电压互感器是电力系统中常用的测量和保护装置，它将高电压侧的电压降低到低电压侧进行测量或传递。
然而，当电压互感器遭受到电力系统中的谐振过电压时，会引起互感器的谐振现象，从而影响电力系统的稳定性和互感器的工作性能。
本文将从谐振过电压的原因和机理、谐振过电压的预防措施等方面进行详细分析。
首先，谐振过电压的原因和机理主要有以下几点：1.系统谐振:当系统中存在谐振的无功电容或电感元件时，谐振过电压现象容易发生。
例如，当系统中存在高频电容器、线路电容或电抗器等无功元件时，谐振过电压现象可能因其与互感器的谐振频率接近而发生。
2.外部故障:外部故障引起的短路或开路等异常情况，会导致电力系统中电流的突然变化，从而引起电压互感器的谐振过电压。
例如，当发生系统短路时，系统中的电流突然增大，产生过大的谐振电压。
3.负荷电压突变:系统中负荷突然增加或减少，使得负荷电流突变，导致电力系统中的电压突变。
当这种电压突变与互感器的谐振频率接近时，会引起互感器的谐振。
为了预防电压互感器谐振过电压的发生，可以采取以下预防措施：1.减小互感器与系统的谐振频率接近:通过调整互感器的参数或改变系统中的无功元件，使得互感器的谐振频率与系统频率之间存在较大差异，从而减小谐振过电压的发生概率。
2.安装绕组电阻:在互感器的一次侧或二次侧绕组中，安装适当的绕组电阻，可以减小谐振过电压的幅值和持续时间。
绕组电阻可以提供额外的阻尼，抑制谐振现象的发生。
3.加大互感器的绝缘能力:选用具有较高绝缘强度的互感器，可以提高其抗击谐振过电压能力。
合理选择互感器的额定电压和绝缘等级，避免绝缘击穿。
4.加强对系统的监测和维护:定期对电力系统进行检测和维护，及时处理系统中的故障和隐患，防止电压互感器谐振过电压的发生。
综上所述，电压互感器谐振过电压是影响电力系统稳定性和互感器工作性能的一个重要问题。
了解谐振过电压的原因和机理，采取相应的预防措施，可以有效减小谐振过电压的发生概率，确保电力系统的正常运行和互感器的可靠工作。
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浅谈10kV系统产生谐振过电压原因及控制对策
摘要在10kV配电网中，常常发生电磁式电压互感器烧毁的现象，其原因都是因为某些故障或者不正常运行致使电压互感器内的铁芯饱和，诱发铁磁谐振的产生，致使电压互感器内部产生过电压，过电流，严重威胁电力系统的安全运行。
本文通过对配电系统电压互感器频繁损坏的现象，简要阐述铁磁谐振的现象与机理，产生的条件，提出了控制谐振过电压的措施，与大家交流学习。
关键词铁磁谐振；过电压；防范措施
引言
长期以来，电力系统铁磁谐振过电压严重威胁着电网的安全运行，在10kV 系统中，电磁式电压互感器引发的铁磁谐振过电压导致的设备事故时有发生。
这种过电压持续时间长，对系统的安全运行构成很大威胁，轻者可导致电压互感器烧损，高压熔丝熔断及匝间短路或爆炸；重者发生避雷器爆炸、母线短路等事故。
本文通过对配电系统电压互感器频繁损坏的现象，简要阐述铁磁谐振的现象，产生的条件及防范措施，总结了针对此类故障采取防范措施的一些运行经验。
1 铁磁谐振过电压产生的机理[1-2]
目前，我国企业在35kV或者是其以下的配电网，有许多都是采用中性点和不接地的方式进行运行的，因此其中的很大一部分选用的都是比较传统的消线圈完成接地。
因此在其具体进行运行的问题可以看出，中性点的不接地系统，会受到电压的互感器铁心饱和使得铁磁谐振过的电压相对多一些。
中性点不接地运行方式的电力系统单相接地后，两相电压瞬时升高，三相铁心受到不同的激励而呈现不同程度的饱和，电压互感器各相感抗发生变化（各相电感值不同），中性点位移，产生零序电压。
由于线路电流持续增大，导致电压互感器铁心逐渐磁饱和，其电感值迅速减小，当满足ωL=1/ωC时，产生谐振过电压。
在发生谐振时，电压互感器一次励磁电流急剧增大，使高压熔丝熔断。
如果电流尚未达到熔丝的熔断值，但超过了电压互感器额定电流，长时间处于过电流状况下运行，可造成电压互感器烧损。
电力系统中存在着许多非线性感性元件，如发电机、变压器、电压互感器等，这些感性元件和系统中存在的分布电容组成复杂的LC振荡回路，有可能激发铁磁谐振产生过电压。
所谓谐振，是指振荡系统中的一种周期性或准周期性的运行状态。
由于正弦交流电路中含有电感元件和电容元件，并且均含有一系列自振频率，而电源中也往往含有一系列諧波，在一定条件下，电路中会出现电压和电流同相的现象，电路呈现电阻性，这就是谐振。
只要某部分电路的自振频率与电源的谐波频率相等或接近时，这部分电路就会出现谐振现象。
铁磁谐振的产生，就会引起过电压，这种过电压持续时间长，对系统的安全运行构成很大威胁，轻者可导致电压互感器烧损，高压熔丝熔断及匝间短路或爆炸，重者发生避雷器爆炸、母线短路等事故。
2 10kV系统谐振过电压产生的条件分析[3-4]
常见的铁磁谐振现象产生一般应具备如下几个条件：
①中性点非直接接地系统；②电压互感器的非线性铁磁特性是产生铁磁谐振的根本原因，同时铁磁元件的饱和效应本身也限制了过电压的幅值。
此外回路损耗也使谐振过电压受到阻尼和限制。
当回路电阻大于一定的数值时，就不会出现强烈的铁磁谐振过电压；③电压互感器感抗约在系统容抗的100倍以内，即参数匹配在谐振范围；④振荡回路中的损耗足够小，所以谐振实际上发生在系统空载或轻载时；⑤外部因素产生对系统的激发作用，即系统有某种电压、电流的冲击扰动，如投入和断开空载母线、TV突然合闸、单相接地突然消失、外界对系统的干扰或系统操作产生的过电压等。
3 谐振过电压控制措施[5-6]
3.1 选用恰当的电压互感器
系统选用的电压互感器，其励磁特性若不良，在单相接地等过电压的作用下，会引起励磁电流增大，感抗下降，易激励引发铁磁谐振。
反之，在电压互感器特性优越的条件下，对一般的过电压水平，還不足以进入较深饱和区，不易构成参数的匹配，从而可避免引发谐振。
所以选择伏安特性优越的电压互感器，也是一种消谐的措施。
因此，要求伏安特性的起始饱和电压应不小于1.9 倍线电压。
3.2 增大阻尼率防范谐振过电压
在自动调谐接地的补偿装置消弧线圈的一次的回路里加入功率比较大的阻尼电阻，能够使得中性点谐振过电压的幅值减少5%到10%。
在系统中电容电流以及消弧线圈工作的电流保持一致的时候，接地产生的残流就不高，同时也不会产生弧光的过电压。
所以，可以在消弧线圈中一次回路中增加功率比较大的阻尼电阻，这样可以使得阻尼率的防范谐振过电压被消亡。
因为在电磁式电压互感器的开口三角形绕组上能够被添加阻尼的电阻，也能够对多种谐波的谐振情况给予消除。
3.3 电压互感器高压侧中性点加装消谐器
PT高压侧中性点加装消谐器方式属于一次消谐，该装置实际上是在PT的中性点接地回路中加入非线性电阻。
在电网正常运行时，消谐器电压小于500V，电阻呈高电阻值状态（几百千欧），使谐振在起始阶段得到抑制，且不影响PT 精度；在发生单相接地或其他原因中性点电位升高时，电阻值下降（几十千欧），减小中性点偏移度，快速抑制电压，避免谐振。
3.4 改变电容参数或改善电磁式电压互感器的激磁特性
改变电容参数，使其远离谐振条件。
在每相母线上安装电容器，使容抗始终大于感抗。
不满足谐振产生条件；采用励磁特性好TV，破坏产生铁磁谐振的条
件。
参考文献
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王立东（1979-）男，吉林长春人，研究方向：城市轨道交通供电专业运维管理。