关于谐振过电压及预防的技术措施
厂用电谐振过电压分析及预防(一)
厂用电谐振过电压分析及预防(一)摘要：在中性点不接地电力系统中，由于电磁式电压互感器激磁特性的非线性，当电压发生波动使网络中电抗接近容抗时，便产生谐振过电压，影响电气设备安全运行。
为此，从两起典型的6kV厂用电谐振过电压入手，分析计算产生谐振过电压的条件及其现象。
最后，阐述了解决谐振过电压问题所采取的措施。
关键词：厂用电；谐振；过电压；电压互感器；分析；措施1谐振过电压产生条件、特点和危害在中性点不接地电力系统中，由于电磁式电压互感器（TV）激磁特性的非线性，当电压发生波动使网络中电抗接近容抗时，便产生谐振过电压。
特别是遇有激磁特性不好（易饱和）的TV及系统发生单相对地闪络或接地时，更容易引发谐振过电压。
轻者令到TV的熔断器熔断、匝间短路或爆炸；重者则发生避雷器爆炸、母线短路、厂用电失电等严重威胁电力系统和电气设备运行安全的事故。
2两起谐振过电压及其分析2．1铁心饱和过电压这种过电压最常见于投空母线时，由于系统电压偏高致使激磁特性差的TV饱和，当TV电抗降至和系统对地容抗相等时便引发谐振过电压。
现在由于采取一系列技术手段这一现象已很少发生，但其它形式谐振过电压却还时有发生，应引起我们注意，请看下面实例。
2．1．1事发经过1998年10月8日8时58分，6kVⅢ段工作电源开关632甲、632乙跳闸，3号炉甲、乙送风机和3号机循环水泵跳闸，备用电源开关630甲、乙联动，6kVⅢA和ⅢB段母线电压表无指示，3号炉甲、乙送风机强送未成功，发电机组与电网解列。
事后检查发现6kVⅢ段母线有电压，判断是TV保险熔断，使带有低压保护设备跳闸，恢复TV保险后，3号机组于当天9时55分重新并网。
2．1．2原因分析事故发生时，与6kVIIIA段相联的输煤I段上有停3号炉除渣泵电动机的操作，由于6kVⅢ段的2台TV的熔断器三相均熔断，因而初判发生了三相谐振过电压。
6kVⅢA、ⅢB和输煤Ⅰ段上三台TV均是JDZJ－6型干式电压互感器。
关于谐振过电压及预防的技术措施
关于谐振过电压及预防的技术措施摘要：谐振过电压是因电网储能参数—电感和电容匹配符合谐振条件而引起的过电压。
在电力生产和电力运行的中低压电网中，由于故障的形式和操作方式是多种多样的，谐振性质也各不相同。
因此，应该了解各种不同类型谐振的性质与特点，掌握其振荡的性质和特点，并制订防振和消振的对策与措施。
关键词：谐振过电压；预防；技术措施1.谐振的危害性在电力供电电网上，谐振过电压在正常运行操作中出现频繁，其危害性较大；过电压一旦发生，往往造成电气设备的损坏和大面积的停电事故。
多年电力生产运行的记载和事故分析表明，中低压电网中过电压事故大多数都是由谐振现象所引起的。
由于谐振过电压作用时间较长，所引起谐振现象的原因又很多，因此在选择保护措施方面造成很大的困难。
为了尽可能地防止谐振过电压的发生，在设计和操作电网设备时，应进行必要的估算和安排，以免形成严重的串联谐振回路；或采取适当的防止谐振的措施。
目前变电站大部分采用中性点不接地方式运行，而最常见的谐振过电压就是发生在中性点不接地系统中。
从电网的运行实践证明，中性点不接地系统中由于电压互感器铁心饱和引起的铁磁谐振过电压比较多，尽管采取了不少限制谐振过电压的措施，如：消谐灯、消谐器、PT高压中性点增设电阻或单只PT等，但始终没有从根本上得到解决，PT烧毁、熔丝熔断仍不断发生；另一方面由于中性点不接地运行方式的主要特点是单相接地后，允许维持一定的时间，一般为2小时，不致于引起用户断电，但随着中低压电网的扩大，出线回路数增多、线路增长，中低压电网对地电容电流亦大幅度增加，单相接地时接地电弧不能自动熄灭必然产生电弧过电压，一般为3—5倍相电压甚至更高，致使电网中绝缘薄弱的地方放电击穿，并会发展为相间短路造成设备损坏和停电事故。
2.产生谐振过电压的因素2.1互感器铁磁谐振过电压的因素电压互感器伏安特性的影响。
铁芯电感的伏安特性愈好，即铁芯饱和得愈慢，也即谐振所需要的阻抗参数XC0/XL愈大；反之，谐振所需XC0/XL愈小。
谐波、谐振的危害及防治措施
谐波、谐振的危害及防治措施前言随着电气自动化的迅速发展，工业生产中对电能质量的要求更高，但由于电能的复杂性和不稳定性，电力企业和电力用户都会面临许多问题。
其中一个关键问题就是谐波和谐振的危害，它们会对电力系统带来很多问题，同时也会对设备和工作人员的安全产生影响。
因此，谐波和谐振的危害需要引起我们的重视，有必要采取相应的措施进行防治。
谐波的危害谐波是指频率为整数倍基波频率的倍频波，当电网中出现谐波时，会对电力系统造成很多负面影响，主要表现在以下几个方面：1. 降低电网功率因数谐波会对电力系统的功率因数产生影响，使功率因数降低。
功率因数越低，电子设备就越难以正常工作，同时还会导致电能损失和电费增加。
因此，谐波应尽量减小。
2. 损害设备大量谐波会给设备带来很大的损害，造成设备寿命减少，安全储备降低和可靠性下降，这对生产带来很大的风险和影响。
谐波带来的损害主要包括：•电机过热损坏•物理变形•变压器局部过热•电容器和电感器损坏3. 干扰通信系统谐波会引起通信系统（尤其是无线电通信系统）的干扰，影响通信质量。
这种干扰会干扰射频通信的接收机、起伏机、响应器、发射机以及其他电子部件，使通信信号受到严重干扰，从而影响通信过程的稳定性和可靠性。
谐振的危害谐振是指电力系统在特定频率下的共振现象。
虽然谐振一般在正常运行条件下不会出现，但当出现谐振时，会对电力系统造成很大的威胁，主要表现在以下几个方面：1. 破坏电力设备谐振波能量巨大，一旦出现谐振，就会对电力设备造成破坏，严重时甚至会导致设备停产，影响生产。
因此，谐振的出现需要引起注意。
2. 对安全产生威胁谐振波会对人员和设备的安全产生威胁，严重时会导致设备火灾、电击事故等。
电力系统中所有的设备，不仅要承受电压和电流的冲击，还要承受谐振波的冲击，如果谐振波过大，会对设备造成严重威胁。
3. 影响电网稳定性谐振波的存在会破坏电力系统的稳定性，使电网不稳定，从而引起负荷不均衡、跳闸等故障，进一步危及电网的供电能力和稳定性。
电力系统谐振过电压产生的原因及防范措施
电力系统谐振过电压产生的原因及防范措施摘要电力系统中，厂站因过电压引起故障甚多，特别是谐振过电压，对设备甚至系统安全稳定运行影响大。
分析原因，找出问题，提出防治措施很有必要。
关键词谐振过电压；PT；铁芯饱和；防范措施0 引言我国电力系统分为不同电压等级，35kV及以下配电网采取中性点不接地和经消弧线圈接地方式；110kV及以上配电网采取中性点直接接地方式。
过电压种类多，主要有谐振、雷电和操作过电压；其中谐振过电压较常见，作用时间长、次数频繁、危害大，须采取措施预防。
1 谐振过电压产生原因电网运行中，正常时中性点不接地系统PT铁芯饱和易引起谐振过电压；中性点不接地方式发生单相故障可引起谐振过电压。
运维人员操作或事故处理方法不当亦会产生谐振过电压。
另外设备设计选型、参数不匹配也是谐振过电压产生原因。
2 铁磁谐振为满足电网测量、保护需要，电力系统中配置大量电感电容元件，如：互感器、电抗器等电感元件；电容器、线路对地电容等电容元件。
当进行设备操作或系统故障时，电感电容元件构成振荡回路，在一定条件下产生谐振，损坏设备影响系统。
2.1 原因分析图1某水厂单串接线图，采用接线，110kV系统中性点直接接地，变压器、PT等分相运行，变压器、PT高压绕组接成Y0，该厂多次发生铁磁谐振过电压。
原因：图1 某水电站单串接线图1）故障时产生谐振过电压。
当系统发生单相故障时，因整个电网系统中电感电容元件参数不匹配，两者共同作用，为谐振产生创造条件，最终导致铁磁谐振过电压发生；2）操作时产生谐振过电压。
110kV开关为双断口且并联均压电容，停送电操作时，先拉5012、5013，再拉50126，其他刀闸均接通。
110kV环网通过开关断口电容构成带电磁式PT空母线产生谐振。
2.2 等值电路图该厂输出线路发生单相接地故障，瞬时A相线路产生接地电流，因避雷器参数不匹配，构成谐振回路而产生谐振过电压。
图2 简化电路图如图2，L1是1B一次侧电感，L2是2B一次侧电感，Lm是PT一次侧电感，C0是空长线路对地电容，RL是电阻，k为故障点。
电压互感器谐振过电压分析及预防措施
的一 些措 施 。
线圈和线性电容器并联（ 或串联） 而成的电路 ， 称谐 振 电路 。在正 弦激 励 作用 下 ， 电路 内会 出现 基波 谐 振、 高次谐波谐振 、 分频谐振 ， 统称谐振。下面来讨 论Ｐ Ｔ发 生谐 振 的原理 ． Ｐ＇ 常接在母 线上 ， 一次绕 组接成 星型 ， ｒ通 Ｉ 其 对于 中性 点 直 接接 地 系 统 ， 相 对 地 励 磁 电感 各
的振荡 回路 。中性点非 直接接地 系统 中， 系统 电 源与接有 电磁式 电压互感器的等值电路 ， 见图 ３ 。 正 常 运 行 下 ， 相 对 地 负 荷 平 衡 ， 性 点 处 于 零 三 中
电位 ， 即不 发 生 位 移 现 象 。 当 电 网 发 生 扰 动 时 ，
电压为无穷大 。前者称串联谐振 ， 后者称并联谐振 ， 如 图 １２ 、。
Ｌ ，２，３与 母 线 对 地 电 容 Ｃ １Ｌ Ｌ ０间 各 自组 成 独 立
１ 谐振分析
按电路理论 ， 谐振是正弦电压加在理想 的电感 或电容串联电路上 ， 当正弦频率为某一值时 ， 容抗与
感抗 相 等 ， 电路 阻 抗 为零 ， 电路 电流 达 到 无 穷大 ； 当 正 弦 电压 加在 电感 和 电容并 联 电路 上 ， 弦 电压 频 正 率为 某一 值 时 ， 电路 总导 纳 零 ， 电感 、 电容 元件 上
要 是三 次 谐 波 。三 次 谐 波 电压 的产 生 可认 为 是 由 激磁饱 和 引起 。如 中性 点 绝 缘 的 电 源对 三 相 非 线 性 电感供 电 ， 由于未构 成三 次谐 波 电流 通路 ， 各相
图 ４ １ｋ Ｐ ０ Ｖ Ｔ一次 侧 中性 点 经 消 谐 装 置
电网谐振过电压的限制方法
电网谐振过电压的限制方法电网谐振过电压是指电网中由于谐振电路产生的过电压现象。
谐振过电压的存在会对电网设备和用户设备造成损坏和影响电网的稳定运行。
为了限制电网谐振过电压的发生，以下是一些常用的方法：1. 控制谐振回路的阻抗：对于谐振回路来说，其阻抗会影响谐振过电压的大小。
因此，通过控制谐振回路中的电抗元件（如电感和电容）的数值，来改变谐振回路的阻抗，从而限制谐振过电压的大小。
2. 使用限流电感器：在电网系统中配置适当的限流电感器，可以限制谐振过电压的大小。
限流电感器是一种具有一定阻抗的电感元件，可降低系统的谐振频率，减小谐振过电压的幅值。
3. 安装降压变压器：通过安装适量的降压变压器，将电网供电电压降低，从而减小谐振过电压的幅值。
这样可以有效地限制谐振过电压对电网设备和用户设备的影响。
4. 使用TVS（气体抑制二极管）：TVS是一种具有快速响应的抑制过电压的元件，可以在过电压出现时迅速导通，将过电压限制在安全范围内。
在电网系统中配置适当的TVS，可以有效地限制谐振过电压的幅值。
5. 加装补偿电容器：在电网系统中加装补偿电容器，可以提供谐振过电压的吸收和分布功能，从而限制谐振过电压的幅值。
补偿电容器可以有效地抑制谐振回路的振荡。
6. 控制电网变流器的运行方式：电网变流器是电网中常见的谐振回路。
通过控制电网变流器的运行方式，如变流器的开关控制策略、调整变流器的输出功率等，可以减小谐振过电压的幅值。
7. 增加电网的阻尼：在电网中增加适当的阻尼，可以有效地抑制谐振回路的振荡，减小谐振过电压的幅值。
可以采用增加电阻等方法来实现电网的阻尼。
总之，限制电网谐振过电压的方法可以从改变谐振回路的阻抗、配置限流电感器、降低电网供电电压、使用TVS、加装补偿电容器、控制电网变流器的运行方式、增加电网的阻尼等方面进行。
需要根据具体情况综合应用这些方法，以达到有效抑制谐振过电压的目的，保证电网的稳定运行。
电网谐振过电压的限制方法
电网谐振过电压的限制方法电网谐振过电压是指电网中的谐振回路导致电网电压升高的现象。
这种现象可能导致电网设备损坏、引发过电压事故甚至导致电网崩溃。
为了保障电网的稳定运行和电力设备的安全运行，需要采取一系列措施限制电网谐振过电压。
1. 电网规划设计：在电网规划和设计阶段，需要充分考虑电网谐振过电压问题。
对电网谐振频率、谐振回路的参数等进行详细分析，采用合适的线路布置、变电站配置和无功补偿等方式来减小谐振影响。
通过电网的优化设计，能够有效降低电网谐振过电压的风险。
2. 无功补偿控制：电网谐振通常是由于无功补偿不足引起的，因此，加强无功补偿是限制电网谐振过电压的重要手段。
通过调节无功补偿设备的容量和运行方式，使电网保持合适的无功功率平衡，可以减小谐振回路的共振电流，避免出现过电压。
3. 谐振回路的分析与处理：谐振回路是电网谐振过电压的直接原因，因此，对谐振回路进行分析并采取处理措施是有效限制电网谐振过电压的重要方法。
可以通过增加电阻、变压器的绕组接地、中和电抗器的串联等方式改善谐振回路的特性，减小谐振幅值以及消除谐振回路，从而有效地减小电网谐振过电压的风险。
4. 过电压保护装置的设置：在电网中设置过电压保护装置是限制电网谐振过电压的一种有效手段。
过电压保护装置可以监测电网的电压波形，一旦发现电压异常上升，及时采取措施，包括切断或限制电网供电，以保护电力设备的安全运行。
5. 特殊设备的应用：在一些需要高度稳定电压的场合，可以采用特殊设备来限制电网谐振过电压。
例如，在电网的关键节点使用电压调节器、谐振抑制器等设备，能够控制电压的波动和提供稳定的电源，从而有效限制谐振过电压。
6. 故障监测与维护：及时发现和处理电网中的故障对于限制电网谐振过电压至关重要。
建立完善的电网监测系统，定期对电网进行故障检测和维护，可以及时发现电网中存在的问题并采取相应的补救措施，避免电网谐振过电压的发生。
总之，电网谐振过电压可能对电网和电力设备带来严重影响，为了限制谐振过电压的发生和发展，需要从电网规划设计、无功补偿控制、谐振回路处理、过电压保护装置设置、特殊设备应用以及故障监测与维护等方面综合考虑，采取一系列措施加以限制和防范。
变电站及用户常见的操作过电压、谐振过电压及防止操作过电压和谐振过电压措施
Ijd IB cos300 IC sin 300 2 3UxgC0 cos300 3C0Uxg （8–1）
图8–1 单相接地电路图及相量图 （a）电路图 ；（b）相量图
形成电网中有直流电压分量 q 3C0Uxg Uxg 。所以断弧后，
3C0
3C0
导线对地稳态电压由各自电源电势和直流电压-Uxg叠加组成。
断弧后瞬间，B、C相的电源电势为-0.5Uxg，叠加结果为
-1.5Uxg；A 相电源电势为Uxg，叠加结果为零。因此，断弧
后瞬间，各相电压初始值与瞬间稳态值相等，不会引起过渡
—
20
0.06
—
35
0.10
0.12
60
—
0.20
由表8–1可知，当一个10kV电网的架空线路总长度不超过 1000km，一个35kV电网的架空线路总长不超过100km，它们的 单相接地电流 Ijd 将分别不超过30A和10A。运行经验 证明，此时
由于电动力和热空气的作用，接地电弧被拉长，一般能够在
Um
电压大为减缓，从而有利
1.5 8
于接地残流电弧的熄灭。 但实际测量证明，接地残
4
1.0
3 2
流电弧远不是在电流第一
0.5
次通过零点时就熄灭的，
1
0 d
有时电弧可存在几秒钟之
0
1
2
3
4 dt
久。这是因为熄弧后经过
半个迫振周期
0
，由于
图8–5 在不同比值v/d 时恢复电压的包络线
恢复电压幅值达到最大（接近 2Um），而往往再度发生击穿，
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关于谐振过电压及预防的技术措施
发表时间：2019-04-11T13:54:14.127Z 来源：《河南电力》2018年19期作者：唐振华
[导读] 谐振过电压是因电网储能参数—电感和电容匹配符合谐振条件而引起的过电压。
在电力生产和电力运行的中低压电网中
唐振华
（福建省万维新能源电力有限公司福建福州 350003）
摘要：谐振过电压是因电网储能参数—电感和电容匹配符合谐振条件而引起的过电压。
在电力生产和电力运行的中低压电网中，由于故障的形式和操作方式是多种多样的，谐振性质也各不相同。
因此，应该了解各种不同类型谐振的性质与特点，掌握其振荡的性质和特点，并制订防振和消振的对策与措施。
关键词：谐振过电压；预防；技术措施
1.谐振的危害性
在电力供电电网上，谐振过电压在正常运行操作中出现频繁，其危害性较大；过电压一旦发生，往往造成电气设备的损坏和大面积的停电事故。
多年电力生产运行的记载和事故分析表明，中低压电网中过电压事故大多数都是由谐振现象所引起的。
由于谐振过电压作用时间较长，所引起谐振现象的原因又很多，因此在选择保护措施方面造成很大的困难。
为了尽可能地防止谐振过电压的发生，在设计和操作电网设备时，应进行必要的估算和安排，以免形成严重的串联谐振回路；或采取适当的防止谐振的措施。
目前变电站大部分采用中性点不接地方式运行，而最常见的谐振过电压就是发生在中性点不接地系统中。
从电网的运行实践证明，中性点不接地系统中由于电压互感器铁心饱和引起的铁磁谐振过电压比较多，尽管采取了不少限制谐振过电压的措施，如：消谐灯、消谐器、PT高压中性点增设电阻或单只PT等，但始终没有从根本上得到解决，PT烧毁、熔丝熔断仍不断发生；另一方面由于中性点不接地运行方式的主要特点是单相接地后，允许维持一定的时间，一般为2小时，不致于引起用户断电，但随着中低压电网的扩大，出线回路数增多、线路增长，中低压电网对地电容电流亦大幅度增加，单相接地时接地电弧不能自动熄灭必然产生电弧过电压，一般为3—5倍相电压甚至更高，致使电网中绝缘薄弱的地方放电击穿，并会发展为相间短路造成设备损坏和停电事故。
2.产生谐振过电压的因素
2.1互感器铁磁谐振过电压的因素
电压互感器伏安特性的影响。
铁芯电感的伏安特性愈好，即铁芯饱和得愈慢，也即谐振所需要的阻抗参数XC0/XL愈大；反之，谐振所需XC0/XL愈小。
考虑到电力系统中运行着的电压．互感器及系统的具体情况总与模拟情况有差异，因此，对于不同型号、不同出厂日期、不同厂家制造的电压互感器，其谐振区域应根据实际试验加以确定。
电压互感器损耗的影响。
运行着的互感器，一般损耗较大，例如，35kV的互感器其阻尼系数r/XL为＞15/10000.损耗电阻大，可以吸收一部分能量，对谐振有一定的抑制作用，特别是对1/2频谐振，这种抑制作用很明显。
电压互感器结构的影响。
现场运行着的电压互感器，既有三台单相电压互感器组，也有三相五柱电压互感器，它们在谐振激发上是不同的。
试验研究表明，单相电压互感器组的起振电压较三相五柱电压互感器的低，也就是说，单相电压互感器组容易激发谐振。
这主要是由于两者碰路结构的差异，造成零序阻抗不同所致。
单相互感器组零序磁通的磁路和正序磁通的磁路一样，每相都有自己的闭合回路，因而零序阻抗等于正序阻抗。
对三芯玉柱电压工感器，由于零序磁通经过两个边往返回，所以其磁路长，而且铁芯截面小，因而其零序磁通磁阻较单相互感器组要大得多。
由上所述，谐振是由于零序磁通造成的，三芯五柱互感器零序磁通遇到的磁阻大，谐振就不容易产生。
应当指出，由于磁路的差异，计算和测量这两类电压互感器零序阻抗时所用的电压是不同的。
由于电网发生谐振时，作用在电压互感器上的电压是正序电压与零序谐振电压的选加，对于单相互感器组，正序电压和零序电压合成下的服抗值接近干线电压下的阻抗值，因此，XL为额定线电压下的激磁感抗。
对于三芯玉柱互感器，零序电压接近于相电压，正序电压对零序电压阻抗影响不大，所以应取相电压下的相应感抗值。
2.2电网零序电容的影响
实践可知，谐振区域与阻抗比XC0/XL有直接关系，对于1/2分频谐振区，阻抗XC0/XL约为0.01~0.08；基波谐振区，XC0/XL约为0.08~0.8；高频谐振区，XC0/XL约为0.6~3.0.当改变电网零序电容时，XC0/XL 随之改变，回路中可能出现由一种借振状态转变为另一种谐振状态。
如果零序电容过大或过小，就可以脱离谐振区域，谐振就不会发生。
在现场，一般可以测量出电网的对地电容电流，进而计算出对地电容，由XC0/XL估算该电网是否处于谐振区。
若在诸振区，再进一步判定可能是哪一种谐振。
除上述情况外，电网零序电容还对谐振过电压、过电流的大小和谐振频率有一定影响。
2.3其他影响因素
激发程度。
实际激发试验表明，即使阻抗参数XC0/XL落在诸振区域内，也并不是每次都能激发起稳定的谐振。
这是因为谐振的产生不仅与XC0/XL有关，还与电压冲击、涌流大小、合闸相角等激发因素有关。
激发程度不同时，互感器饱和程度有异，因此谐振特性就不相同。
回路的阻尼作用。
当激发起中性点不稳定过电压后，元论是基波、三次谐波还是1/2分次谐波谐振，总是由电源供给谐振所需的能量。
如果输入和输出的能量得以平衡，诸波将维持下去；如果能量平衡关系一旦被破坏，则谐振便会自动消除。
根据谐振原理，增大回路电阻可使诸振区域缩小，维持谐振所需的电压提高，从而能阻尼振荡。
电网频率的变动。
电网频率的变化，使谐振回路中的阻抗参数发生变化，是导致谐振现象不稳定的重要原因。
电网频率变动可能使谐振现象突然发生；突然消失；也可能使谐振由一种状态转变为另一种状态。
3.采取措施
一是防止电压互感器铁磁谐振措施。
选择励磁特性好的电压互感器，使其工作点在伏安特性的线性部分，当有激发因素时，铁芯不饱
和，也就难于激发谐振。
或改用电容式电压互感器。
在三相电压互感器一次侧中性点加装消谐器或在电压互感器二次开口三角处加装二次消谐器。
二是消弧线圈补偿。
通过过补、全补和欠补的运行方式，来较好地解决此类问题。
目前自动调谐接地补偿装置主要是由五大部分组成：接地变压器、电动式消弧线圈、微机控制部分、阻尼电阻部分、中性点专用互感器和非线性电阻。
接地变压器是作为人工中性点接入消弧线圈。
消弧线圈电流通过有载开关调节并实现远方自动控制，采用予调节方式，即在正常运行方式情况下，根据电网参数的变化而随时调节消弧线圈的分接头到最佳位置。
参考文献：
[1]王丽供配电技术[M] 中国劳动社会保障出版社，2009
[2]解广润电力系统过电压水利电力出版社，1985。