串联谐振过电压现象及过电压原因分析
谐振
在正常运行状态下电压互感器励磁感抗很大，其数值范围在MΩ级以上且各相对称。C0数值视线路长短而定，线路愈长容抗愈小，即以一公里线路而言其每相对地电容约0.005uF ，故其容抗小于1MΩ，所以整个网络对地仍呈容性且基本对称，电网中性点的位移电压很小接近地电位。但电压互感器的励磁电感随通过的电流大小而变化，其Ui特性如图2所示。
在实际运行中除单相永久性接地外，更多发生的是单相瞬间接地，瞬间故障消失后有时系统即稳定于正常状态，有对却转为谐振状态。在永久性接地故障下能较长时间运行的电压互感器能不能保证瞬间接地（或系统操作）时不产生谐振或保证在谐振状态下也能较长时间运行呢?对此我们做过一些粗浅的估算。比如JDJ—35型电压互感器其最大容量约I000VA左右，即在极限负荷额定相电压下时，一次电流约0.05A，如果在线电压下空载电流即达此数值，这是激磁阻抗约0.7MO，以35KV线路对地容抗每相每公里0.5MΩ考虑，XC/XL<0.0I时才能避免谐振的发生，若达到此条件在使用单组电压互感器的情况下线路长度须超过7Km，若系统中有两组电压互感器则线路长度须超过140Km，才能脱离谐振区域。如果不满足上述条件谐振的可能性总是存在的，可见即使在线
关键词:电压互感器 铁磁谐振过电压技术措施
一、概述
在电力系统中，由于变压器、互感器等含铁芯元件的非线性电感元件与系统中电容串联可能引起铁磁谐振过电压故障较多， 对电力系统安全运行构成危害。在中性点不接地的电力系统中，电磁式电压互感器引起的铁磁谐振过电压是常见的且造成事故较多的一种内部过电压。这些事故既损坏了设备又造成对用户停电，给电网安全运行带来严重影响。为此，着手防止谐振过电压的产生，以此从根本上消除这些谐振或者采取有效的阻尼措施。
2、其余两种方案其实质是一样的，都是利用电阻的阻尼作用增大零序回路的损耗防止和限制
三种谐振过电压及其对应关系 -回复
三种谐振过电压及其对应关系-回复谐振过电压是指在电力系统中，由于电力设备或其他故障引起的电压波动，其频率等于系统谐振频率的电压异常现象。
谐振过电压对电力系统的稳定运行具有重要影响，能够导致设备损坏、线路过载等问题。
本文将分别介绍三种常见的谐振过电压及其对应关系。
一、串联谐振过电压串联谐振过电压是指在电力系统中，线路与电容性负载串联连接时，由于谐振回路发生谐振而产生的过电压现象。
谐振回路由电源、线路和电容性负载构成。
当线路长度与谐振频率相等或者线路长度的整数倍等于谐振频率的一半时，谐振回路产生谐振，电压会急剧增大。
产生串联谐振过电压的原因主要有两个方面：一是线路长度符合谐振条件，使得电源输出的电压和线路中的谐振电压相叠加；二是电容性负载的谐振频率接近或者等于电压谐振频率，从而使得线路上的电压出现大幅度增加。
串联谐振过电压对电力系统的影响非常严重。
首先，电压的突然增大可能导致设备的工作不稳定，从而影响电力系统的正常运行。
其次，过高的电压会使线路出现过载情况，可能引发火灾等安全事故。
因此，在电力系统的设计和运行中，需要注意串联谐振过电压的控制，采取相应的补偿和保护措施。
二、并联谐振过电压并联谐振过电压是指在电力系统中，电容性负载与线路并联连接时，由于谐振回路发生谐振而产生的过电压现象。
谐振回路由电源、线路和电容性负载构成。
当电容性负载谐振频率接近或者等于电压谐振频率时，谐振回路产生谐振，电压会急剧增大。
产生并联谐振过电压的原因主要是由于电容性负载的谐振频率与谐振频率相近或相等，从而使得电容性负载上的电压出现异常增大。
并联谐振过电压对电力系统的影响也是十分严重的。
首先，过高的电压可能导致设备的绝缘破坏，从而引发设备损坏和线路故障。
其次，电压突然增大还可能影响电力系统的稳定运行，引发供电中断等问题。
因此，在电力系统的设计中，需要合理选择电容性负载，控制并联谐振过电压的发生。
三、平行谐振过电压平行谐振过电压是指在电力系统中，当谐振回路的谐振频率接近或者等于系统的谐振频率时，由于负载或者设备改变引起的过电压现象。
220kV系统发生串联谐振过电压分析及对策
220kV系统发生串联谐振过电压分析及对策摘要：依据串联谐振过电压产生的条件，结合某220kV变电所发生的串联谐振过电压现象。
分析确定其谐振过电压的性质,并提出解决串联谐振过电压的预防措施。
关键词：接地系统；串联谐振；过电压；分析；措施电气系统中的诸多元件可以构成一系列不同自振频率的振荡回路，在一定条件下，可能出现持续时间按较长的谐振过电压现象，从而导致设备绝缘击穿、电压互感器高压侧熔丝熔断、避雷器爆炸以及电压互感器烧毁，如果不采取有效的预防措施，将会威胁系统内电气设备安全运行，甚至更为严重的电力系统事故。
在铁磁谐振现象中，串联铁磁谐振发生的几率相对不高，且易与并联铁磁谐振现象混淆。
因此结合运行工作现场，分析串联铁磁谐振产生的原因和对系统的影响，提出预防措施十分必要。
1 电力系统发生铁磁谐振过电压原因电气系统中有许多电感、电容元件，例如电力变压器、互感器、发电机、电抗器等的电感；线路导线的对地电容、补偿用的串联和关联电容器组、各种高压设备的等值电容。
电力系统发生的铁磁谐振分为并联铁磁谐振和串联铁磁谐振二大类。
所谓并联铁磁谐振是指中性点不接地系统或小电流接地系统中，母线系统的对地电容3CE与母线电磁式电压互感器TV的非线性电感L相等或接近时，便发生并联铁磁谐振，也叫电流谐振。
所谓串联铁磁谐振是指中性点接地系统中，母线电磁式电压互感器TV非线性电感L与断路器的断口均压电容组成谐振回路，当系统中电气参数发生扰动，使回路的容抗与感抗接近时，便发生串联谐振，产生谐振过电压，又称电压谐振。
一般电力系统中并联铁磁谐振发生较多，现场工人比较重视，对其产生原理比较清楚，具有有效的应对措施；而串联铁磁谐振发生的几率相对不高，弄不清其产生机理，易与并联铁磁谐振现象混淆。
所以需要对大电流接地系统发生串联铁磁谐振现象、原因及预防措施进行分析。
图 1 串联谐振回路示意图2 串联铁磁谐振过电压事故案例某发电厂220kV系统为双母线并联运行方式，2003年，进行220kV北母线停电操作，将220kV北母线所有线路、变压器等电气元件倒至220kV南母线运行，当拉开母联断路器对母线进行停电时，220kV北母线出现过电压：UAB=175kV，UBC＞280kV，UCA=250kV，同时北母线TV有电晕放电且声音较大，一分钟后，合上母联断路器，北母线电压显示230kV，异常现象消失。
第10讲-谐振过电压
2 0
2
0
0 = ，电容电压幅值为
UC
E
2
E 1
R C
如图中 / 0
点所示
0曲线中在 0
1
不同 /0 下 UC 与 /0 的关系曲线
15
分析讨论
UC
E
1 / 0 2 2 2 /02 2
0
0 ，将 作为变量，对电容电压幅
值表达式求导 / 0
0
1
2
0
2
U CM
6
铁磁谐振（非线性谐振）
谐振回路由带铁芯的电感元件（如空载变压器、电压 互感器）与系统的电容元件组成。因为铁芯电感元件 的饱和现象，使回路的电感参数是非线性的，在满足 一定谐振条件时，会产生铁磁谐振，并有许多特有的 性质
7
参数谐振
由电感参数作周期性变化的电感元件（如凸极发电机 的同步电抗在Xd~Xq的周期性变化）与系统的电容元 件（如空载长线）组成回路，当参数配合时，通过电 感的周期变化，不断向谐振系统输送能量，将会造成 参数谐振过电压
13
分析讨论
UC
E
1 / 0 2 2 2 /02 2
=0
XC XL
0 <
UC
02 02 2
E
电容电压幅值有可能大于E，如
图中 / 0 0 曲线中在区间 1 内所示 0
不同 /0 下 UC 与 /0 的关系曲线
14
分析讨论
E
UC
1 / 0 2
2
2
/
当系统进行操作或发生故障时，电感、电容元件可形成 各种振荡回路，如某一自由振荡频率等于外加强迫频率， 发生谐振。谐振是一种周期性或准周期性的运行状态
电力系统谐振原因及处理措施分析
一、概述铁磁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，激发持续的铁磁谐振，使系统产生谐振过电压。
电力系统的铁磁谐振可分二大类：一类是在66kV及以下中性点绝缘的电网中，由于对地容抗与电磁式电压互感器励磁感抗的不利组合，在系统电压大扰动（如遭雷击、单相接地故障消失过程以及开关操作等）作用下而激发产生的铁磁谐振现象;另一类是发生在220kV(或110kV）变电站空载母线上，当用220kV、110kV带断口均压电容的主开关或母联开关对带电磁式电压互感器的空母线充电过程中，或切除(含保护整组传动联跳)带有电磁式电压互感器的空母线时，操作暂态过程使连接在空母线上的电磁式电压互感器组中的一相、两相或三相激发产生的铁磁谐振现象,即串联谐振，简单地讲就是由高压断路器电容与母线电压互感器的电感耦合产生谐振由于谐振波仅局限于变电站空载母线范围内，也称其为变电站空母线谐振。
二、铁磁谐振的现象1、铁磁谐振的形式及象征1)基波谐振:一相对地电压降低，另两相对地电压升高超过线电压;或两相电压降低、一相电压升高超过线电压、有接地信号发出2)分次谐波：三相对地电压同时升高、低频变动3）高次谐波：三相对地电压同时升高超过线电压2、串联谐振的现象:线电压升高、表计摆动，电压互感器开口三角形电压超过100V三、铁磁谐振产生的原因及其分析：1、铁磁谐振产生的原因：1)、有线路接地、断线、断路器非同期合闸等引起的系统冲击2）、切、合空母线或系统扰动激发谐振3）、系统在某种特殊运行方式下，参数匹配，达到了谐振条件2、串联谐振产生的原因：进行刀闸操作时，断路器隔离开关与母线相连，引发断路器端口电容与母线上互感器耦合满足谐振条件3、电力系统铁磁谐振产生的原因分析电力系统是一个复杂的电力网络，在这个复杂的电力网络中，存在着很多电感及电容元件，尤其在不接地系统中,常常出现铁磁谐振现象，给设备的安全运行带来隐患，下面先从简单的铁磁谐振电路中对铁磁谐振原因进行分析。
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。
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。
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。
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串联谐振过电压现象及过电压原因分析
一、串联谐振过电压现象
某220V变电所，2001年3月2日进行220KV西母停运的正常检修操作，在220KV倒母线的操作中，当220KV所有进出线倒至东母运行，断开母联断路器后，发生串联谐振过电压。
谐振时，220KV 西母PT最高电压达407KV，值班员汇报中调后，中调令220KV旁路断路器由东母倒西母，并对旁母充电后，谐振消失，时间持续40min。
由于谐振经过断路器断口并联电容器，能量不太大，仅损坏三台互感器未发生爆炸。
互感器装有波纹金属膨胀器，事故中膨胀器A、B两相全部顶出互感器。
后经试验发现，互感器内部绝缘三相均损坏，二次绕组烧毁。
事故时接线见图1。
图中TV为电压互感器，Q为母联断路器断口，CL为并联电容，CB为母线对地电容。
该互感器为油浸纸绝缘电磁式，由三只独立的单相互感器组成Yo,yo,d接线。
二、串联谐振过电压分析原理
1、串联谐振过电压分析铁磁谐振
铁磁谐振仅发生于含有铁芯电感的电路中。
铁芯电感的电感值随电压、电流的大小而变化，不是一个常数，所以铁磁谐振又称为非线性谐振。
图2为最简单的R、C和铁芯电感L的串联电路。
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。
但当铁芯电感两端电压有所升高时，或电感线圈中出现涌流时，就有可能使铁芯饱和，其感抗随之减小，或者，容抗增大，使ωL＝1/ωC（即ω＝ωL＞1/√LC），满足串联谐振条件时，发生谐振，且在电感和电容两端形成过电压，这种现象称为铁磁谐振现象。
因为谐振回路中电感不是常数，故回路没有固定的自振频率;即（ωo非定值）。
当谐振频率fo为工频（50Hz）时，回路的谐振称为基波谐振；当ωo为工频的整数倍;如3倍、5倍等）时，回路的谐振称为高次谐波谐振；同样的回路中也可能出现谐振频率为分次（如1/3次、1/5次等）的谐振，称为分次谐波谐振。
因此，具有各种谐波谐振的可能性是铁磁谐振的重要特点，这是线性谐振所没有的。