谐振过电压产生的原因
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
谐振产生的原因、分类、危害及防范措施
谐振产生的原因、分类、危害及防范措施一、谐振的类型一般可认为电力系统中的电容和电阻元件是线性参数，电感元件是非线性参数。
由于振荡回路中包含不同特性的电感元件，谐振有三种不同的类型：1.线性谐振。
谐振回路由不带铁芯的电感元件（如输电线路的电感、变压器的漏感）或励磁特性接近线性的带铁芯的电感元件（如消弧线圈，其铁芯中有气隙）和系统中的电容元件所组成。
在正弦电源作用下，当系统自振频率与电源频率相等或接近时，可能产生线性谐振。
2.铁磁谐振。
谐振回路由带铁芯的电感元件（如空载变压器、电压互感器）和系统中的电容元件组成。
受铁芯饱和的影响，铁芯电感元件的电感参数是非线性的，这种含有非线性电感元件的回路，在满足一定谐振条件时，会产生铁磁谐振。
目前在我国的10kV 系统中，运行着大量的电磁式电压互感器（PT），当出现单相直接接地、单相弧光接地、母线空载时突然合闸等情况时，由于电压互感器铁心电感的非线性，很容易发生谐振。
当PT 一次电感与系统对地电容满足谐振条件时，将产生很高的过电压和过电流，从而引起PT一次熔断器烧毁，甚至爆炸，严重威胁电网的安全运行。
3.参数谐振。
谐振回路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间周期变化）和系统电容元件（如空载线路）组成。
当参数配合恰当时，通过电感的周期性变化，不断向谐振系统输送能量，将会造成参数谐振。
二、铁磁谐振的特点铁磁谐振是电力系统自激振荡的一种形式，其本质是一种LC振荡，是由于变压器、电压互感器等铁磁电感的饱和作用引起的持续性、高幅值谐振过电压现象。
其主要特点为：1、铁磁谐振存在自保持现象。
激发因素消失后，铁磁谐振过电压仍然可以继续长期存在；2、铁磁谐振过电压一般不会非常高，过电压幅值主要取决于铁心电感的饱和程度。
3、谐振回路中铁心电感为非线性的，电感量随电流增大、铁心饱和而下降；4、铁磁谐振需要一定的激发条件，使电压、电流幅值从正常工作状态转移到谐振状态。
电力系统中谐振过电压的产生与解决对策
・ １ ４ 解决对策
朱建平 闰 峰 （ 鸡 东县 电业局 ， 黑龙 江 鸡 东 １ ５ ８ ２ ０ ０ ）
摘 要 ：在 日常的 电路 生产运作 中除 了家用电器外一些小细部用 电仪器常 因为 电磁感应产 生的振 动导致一起运作 时令或者损 坏的 问题 ， 并且在一 些大型的发电 、 传输运作 、 电力供给等仪 器上也会 出现 此类问题 ， 这种 问题被称为谐振 过电压 ， 本 文将对此类 问题进 行 简 单 的介绍和提供几点有效 的解决 问题 的措施 。 关键词 ： 谐振过 电压 ； 问题 ； 策略 在电流通过电路时会产生磁场，电与磁的相互转化在生产电力上 容） ３ Ｃ ｏ中存储的电荷 ， 对三相电压互感器高压绕组电感 Ｌ ／ ３ 放 电， 相当 为我们提供了极大的助力 ，但是也是 由于这类问题我国电路工作中往 个直流源作用在带有铁芯的电感线圈上， 铁芯会深度饱和。 对于接地 往由于过电压问题产生很多巨大的经济损失甚至有些情况出现了人员 相来说 ， 更是相当一个空载变压器突然合 闸， 叠加出更大 的暂态涌流。 伤亡 ， 因此为 了解决过电压危害我 国电力专家总结 了很多方法 ， 本文就 在高压绕组中Ｊ 性点安装电阻器 Ｒ ｏ 后， 能够分担加在电压互感器两端的 针对于谐振过电压这一现象进行具体的介绍 ，并提供几点解决问题措 电压 ， 从而能限制电压互感器中的电流 ， 特别是 限制断续弧光接地时流 施 的意见 。 过电压互感器的高幅值 电流， 将高压绕组 中的涌流抑制在很小 的水平 ， １概 述 相当于改善电压互感器的伏安特ｌ 生。 在电力系统中引起电网过电压的原因很多 ，其中谐振过 电压 出现 ３ ． １ ． ４电压互感器一次侧 中性点经零序 电压互感器接地 ，此类型接 相对频繁 ， 其危害性较大 。 过电 压一旦发生， 往往会造成电气设备的损 线方式的的电压互感器称 为抗谐振电压互感器 ，这种措施在部分地区 坏、 烧毁， 甚至发生停电事故 。由于谐振过电压作用时间较长， 而且不能 有成功经验， 其原理是提高电压互感器的零序励磁特 陛， 从而提高电压 用避雷器限制 ， 因此在选择保护措施方面有较大的困难。 谐振是 由铁 互感器的抗烧毁能力 ， 已有很多厂家按此原理制造抗谐振电压互感器。 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 但是应注意到 ， 电压互感器中． ｆ 生 点仍承受较高电压 ， 且电压互感器在谐 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 振时虽可能不损坏， 但谐振依然存在。 铁磁｛ 凿 振， 使系统产生谐振过电压。 ３ ． １ ． ５电压互感器二次侧开三角绕组接阻尼电阻，在三相电压互感 器一次侧中性 串接单相 电压互感器或在 电压互感器二次开 口三角处 ２谐振产生的原 因及激发条件 力系统是—个复杂的电力网络 ， 在这个复杂的电力网络中， 存在着 接人阻尼电阻 ， 用 于消耗电源供给谐振的能量 ， 能够抑制铁磁谐振过电 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 ， 压， 其电阻值越小 ， 越能抑制谐振的发生。 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 中进行分 ３ ． １ ． ６中． 点经消弧线 圈接地 ， 中性点经消弧线圈接地有以下优点： 析。 瞬间单相接地故障可经消弧线圈动作消除， 保证系统不断电； 永久单相 接地故障时消弧线圈动作可维持系统运行一定时间，可以使运行部门 下列激发条件造成电压谐振 ： （ １ ） 电压互感器的突然投入； 有足够的时间启动备用电源或转移负荷 ， 不至于造成被动； 系统单相接 （ ２ ） 线路发生单相接地； 地时消弧线圈动作可有效避免 电弧接地过电压 ，对全 网电力设备起保 护作用 ； 由于接地 电弧的时间缩短 ， 使其危害受 到限制 ， 因此也减少维 （ ３ ） 系统运行方式的突然改变或 电气设备的投切； 修工作量 ； 由于瞬时接地故障等可 由消弧线圈 自 动消除 ， 因此减少 了 保 （ ４ ） 系统负荷发生较大的波动 ； 护错误动作的概率；系统 中 ． 胜点经消弧线圈接地可有效抑制单相接地 （ ５ ） 电网频率的波动 ； （ ６ ） 负荷的不平衡变化等。 电流，因此可降低变电所和线路接地装置的要求 ，且可以减少人员伤 ３常用的消谐方法及优缺点 亡， 对 电磁兼容性也有好处。 ３ ． ２中性点直接接地系统谐振消除方法及优缺点 ３ ． １ 中陛点不接地系统常见 的消谐措施 ３ ． １ ． １ 采用励磁特 性较好的电压互感器 ３ ． ２ ． １ 尽量保证断路器三相同期 、 防止非全相运行。 目 前 ，在我单位新建变电 站电 压互感器选型时尽量采用采用励磁 ３ ． ２ ． ２改用电容式 电压互感器（ Ｃ Ｖ Ｔ ） ， 从根本上消除了产生谐振的条 特ｆ 生 较好的电压互感器。 电压互感器伏安特 ｌ ｝ 常好， 如每台电压互感 件 ， 但是电容式电压互感器价格高 、 带负载能力差 、 且仍带有电感 ， 二次 器起始饱和电压为 １ ． ５ Ｕ ｅ ， 使电压互感器在一般的过电压下还不会进入 侧仍要采用消谐措施 。 增加对地电容 ， 操作时让母线带上一段空线路或 饱和区， 从而不易构成参数匹配而出现谐振 。显然， 若电压互感器伏安 耦合 电容器。 ３ ． ２ ． ３带空载线路可以很好地消谐 ，但有可能产生一个很大的冲击 特 陛非常好 ，电压互感器有可能在一般的过电压下还不会进入较深的 饱和区， 从而不易构成参数匹配而出现谐振。从某种意义上来说 ， 这是 电流通过互感器线 圈， 对互感器不利 ， 而耦合 电容器 十分昂贵 ， 目前 尚 治本的措施 。 但电压互感器的励磁特性越好， 产生电压互 皆 振的电 无高压电容器。 ３ ． ２ ． ４与高压绕组串接或并接一个阻尼绕组， 可消除基频谐振 ， 在发 容参数范围就越小。 虽可降低谐振 发生的概率 ， 但一旦发生 ， 过 电压 、 过 生谐振的瞬间投Ａ ａ ｔ ￣ ， 阻尼电阻将会增加投切设备和复杂的控制机构。 电流更大。 ３ ． １ ． ２在母线上装设中性点接地的三相星形电容器组 ，增加对地电 ３ ． ２ － ５电容吸能消谐 ， 对幅值较高的基频谐振比较有效 ， 但对于幅值 容这种方法 ， 当增大各相对地 电容， 可防止谐振。如果零序电容过大或 较低的分频谐振往往难以奏效 。 ３ ． ２ ． ６ 在开 口三角形回路中接入消谐装置，能 自动消除基频和分频 过小 ， 就可以脱离谐振区域， 谐振就不会发生。 ３ ． １ ． ３ 电流互感器高压侧中性点经电阻接地，由于系统中性点不接 谐振 ， 需在压变开 口三角绕阻回路中 增加 １ 根辅助边线 ， 增大了投资。 ３ ． ２ ． ７ 采用光纤电压互感器， 可以有效地消除谐振 。 价格较高 ， 但是 地， Ｙ ０ 接线的电磁式电压互感器的高压绕组 ， 就成为系统三相对地的 容易受到腐蚀或者损坏 ， 因此适应 Ｉ 生 比 较差。 唯—金属通道。系统单相接地有两个过渡过程， 一是接地时； 二是接地 其工作环境要求苛刻 ，
[整理]铁磁谐振过电压
![[整理]铁磁谐振过电压](https://img.taocdn.com/s3/m/5119691a02d8ce2f0066f5335a8102d276a261f9.png)
电压互感器铁磁谐振过电压浅析摘要：高压系统中的铁磁谐振过电压是电力系统常见的过电压之一，是由于变电站倒闸操作或在运行时接地故障消除等原因引起的，其实质就是电磁式电压互感器励磁特性饱和，激发铁磁谐振。
发生铁磁谐振过电压，不但对大量电力设备和系统安全运行带来危害，还严重危及人身安全，必须予以足够重视和防范。
关键词：铁磁谐振过电压防范措施一、引言由于10kV设备多为高压三相设备，当单相接地时，为了保证三相电压还能继续保持平衡、对称的关系，系统能够持续运行，提高供电可靠性，因此10kV系统多采用不接地运行方式。
为了能正确识别单相接地故障，并对电网电压进行监测，这就需要10kV系统中的电压互感器中性点接地。
当母线空载或出线较少时，因合闸充电或在运行时接地故障消除等原因的激发，会使电压互感器过饱和，则可能产生铁磁谐振过电压，出现相对地电压不稳定、接地指示误动作、电压互感器高压保险丝熔断等异常现象，严重时会导致电压互感器烧毁，继而引发其它事故。
二、铁磁谐振过电压原理铁磁谐振仅发生在含有铁芯电感的电路中。
当电感元件带有铁芯时（如变压器、电压互感器等），一般都会出现饱和现象，这时电感不再是常数，而是随着电流或磁通的变化而变化，在满足一定条件时，就会产生铁磁谐振现象。
铁磁元件的饱和特性，使其电感值呈现非线性特性，所以铁磁谐振又称为非线性谐振。
为探讨铁磁谐振过电压最基本的特性，可利用图1的L-C串联谐振电路进行分析。
假设正常运行条件下，其初始感抗大于容抗（ωL > 1/ωC），电路不具备谐振的条件，而电感线圈中出现涌流时就有可能使铁芯饱和，感抗下降，使ωL = 1/ωC，满足串联谐振条件，产生谐振。
图1 串联铁磁谐振电路图2为铁芯电感和电容上的电压（U L、U C）（有效值）随电流变化的曲线。
U C为一直线；在铁芯为饱和时U L基本上是一直线，当电流增大，铁芯饱和后，电感值减小，U L不再是直线，因此两条伏安特性曲线必相交，这时产生铁磁谐振的前提。
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。
厂用电谐振过电压分析及预防
厂用电谐振过电压分析及预防摘要：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。