谐振过电压
系统的中性点不接地系统，当系统遭到一定程度的冲击扰动，从而激发起铁磁共振现象。由于对地电容和互感器的参数不同，可能产生三种频率的共振：基波共振、高次谐波共振和分频谐波共振。各种共振的表现形式如下：基波共振。系统二相对地电压升高，一相对地电压降低。中性点对地电压(可由互感器辅助绕组测得电压)略高于相电压，类似单相接地，或者是二相对地电压降低，一相对地电压升高，中性点有电压，以前者为常见。分频谐波共振，三相电压同时升高，中性点有电压，这时电压互感器一次电流可达正常额定电流的30～50倍以致更高。中性点电压频率大多数低于1/2工频。高次谐波共振，三相电压同时升高，中性点有较高电压，频率主要是三次谐波。在正常运行条件下，励磁电感L1=L2=L3=L0，故各相对地导纳Y1=Y2=Y3=Y0，三相对地负荷是平衡的，电网的中性点处于零电位，即不发生位移现象。
但是，当电网发生冲击扰动时，如开关突然合闸，或线路中发生瞬间弧光接地现象等，都可能使一相或两相对地电压瞬间升高。如果由于扰动导致A相对地电压瞬间升高，这使得A相互感器的励磁电流突然增大而发生饱和，其等值励磁电感L1相应减小，以致Y1≠Y0，这样，三相对地负荷变成不平衡了，中性点就发生位移电压。如果有关参数配合得当，对地三相回路中的自振频率接近于电源频率，这就产生了严重的串联谐振现象，中性点的位移电压(零序电压)急剧上升。三相导线的对地电压UA、UB、UC等于各相电源电势与移位电压的向量和，当移位电压较低时向量迭加的结果可能使一相对地电压升高，另外两相则降低；也可能使两相对地电压升高，另一相降低。
一般以后者为常见，这就是基波谐振的表现形式。电压互感器的一组二次侧绕组往往接成开口三角形式，当线路发生单相接地时，电力网的零序电压(即中性点位移电压)
就按比例关系感应至开口三角绕组的两端，使信号装置发出接地指示。显然在发生上述铁磁谐振现象时，位移电压同样会反映至开口三角绕组的两端，从而发生虚幻接地信号，造成值班人员的错觉。由模拟试验中得出，分次谐波谐振时过电压并不高，而电压互感器电流极大，可达额定电流的30～50倍，所以常常使电压互感器因过热而爆炸。基波谐振时过电流并不大，而过电压较高。高次谐波谐振时，一般电流不大，过电压很高，经常使设备绝缘损坏。三次谐波电压的产生可以认为是由电压互感器的激磁饱和所引起的。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的通路，故各相中出现三次谐波电压，并在辅助绕组开口三角处产生各相三次谐波电压合成电压。当不大的对地电容与互感器并联形成振荡回路，其振荡回路的固有频率为适当数值时将引起甚高的三次谐波过电压。三次谐波共振的发生，需要足够高的运行电压，因为电压低时互感器饱和甚微，它所含的三次谐波将极校基频情况下的电压升高，是因为随铁心电感饱和程度不同，合成导纳可能呈电容性或电感性。回路中电流变化时，合成导纳的数值和相位将显著变化，显然随三相线路各相中电压电流数值不同，各相合成导纳的数值和相位差别将很大，因而引起中性点位移，并使某些相电压升高。在分次谐波谐振时，三相电压同时升高；在基波谐振时，两相电压升高，一相电压降低；在三次谐波谐振时三相电压同时升高。
为了消除这种谐波过电压，在中性点非直接接地的系统中，可采取下列措施：
1选用励磁特性较好的电磁式电压互感器或只使用电容式电压互感器。
2在电磁式电压互感器的开口三角形中，加装R≤0.4Xm的电阻(Xm为互感器在线电压下单相换算到辅助绕组的励磁电抗)，或当中性点位移电压超过一定值时，用零序电压继电器将电阻投入1min，然后再自动切除。
3在选择消弧线圈安装位置时，应尽量避免电力网的一部分失去消弧线圈运行的可能。
4采取临时的倒闸措施，如投入事先规定的某些线路或设备等。
5中性点瞬间改为电阻接地。我局在刘家岭、茶山坳、松柏变电站电磁式电压互感器的二次开口三角线圈两侧加装了灯泡，用以消除电感、电容中的交换能量，破坏谐振的条件，达到了消除铁磁谐振的目的。
谐波谐振产生的原因及危害分析 摘要：在电网运行中，不可避免地会产生谐波和谐振。当谐波谐振发生时，其电压幅值高、变化速度快、持续时间长，轻则影响设备的安全稳定 运行，重则可使开关柜爆炸、毁坏设备，甚至造成大面积停电等严重 事故。本文就其定义、产生原因、危害及预防措施作以介绍，供参考。 1.定义 谐波是一个周期的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍，又称高次谐波。通俗地说，基波频率是50HZ，那么谐波就是频率为100HZ、150HZ、200HZ...N*50HZ的正弦波。 谐振是交流电路的一种特定工作状况，是指在含有电阻、电感、电容的交流电路中，电路两端电压与其电流一般是不同相位的，当电路中的负载或电源频率发生变化，使电压相量与电流相量同相时，称这时的电路工作状态为谐振。谐波在电网中长期存在，而谐振仅是电网某一范围内的一种异常状态。 2.产生的原因 谐波的产生是由于电网中存在着非线性负荷（谐波源），如电力变压器和电抗器、可控硅整流设备、电弧炉、旋转电机、家用电器等，另外，当系统中发生谐振时，也要产生谐波。 谐振的发生是由于电力系统中存在电感和电容等储能元件，在某些情况下，如电压互感器铁磁饱和、非全相拉合闸、输电线路一相断线并一端接地等，在部分电路中形成谐振。谐波也可产生谐振，由谐波源和系统中
的某一设备或某几台设备可能构成某次谐波的谐振电路。 3.造成的危害 3.1谐波的危害 谐波电流和谐波电压的出现，对公用电网是一种污染，它使用电设备所处的环境恶化，也对周围的通信系统产生干扰。电力电子设备广泛应用以前，人们对谐振及其危害就进行过一些研究，并有一定认识，但那时谐波污染没有引起足够的重视。近三四十年来，各种电力、电子装置的迅速使用，使得公用电网的谐波污染日趋严重，由谐波引起的各种故障和事故也不断发生，谐波危害的严重性才引起人们高度的关注。谐波对公用电网和其他系统的危害大致有以下几个方面。 （1）谐波使公用电网中的元件产生了附加的谐波损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率，大量的3次谐波流过中性线时会使线路过热 甚至发生火灾。 （2）谐波影响各种电气设备的正常工作。谐波对电机的影响除引起附加损耗外，还会产生机械振动、噪声和过电压，使变压器局部严重 过热。谐波使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，以 至损坏。 （3）谐波会引起公用电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，这就使上述（1）和（2）的危害大大增加，甚至引起严重事故。 （4）谐波会导致继电保护和自动装置的误动作，并会使电气测量仪表计量不准确。 （5）谐波会对邻近的通信系统产生干扰，轻者产生噪声，降低通信质量；
10 kV电力系统谐振过电压的原因及抑制措施 孟繁宏，李学山，张占胜 摘 要：通过对10 kV中性点不接地运行方式下谐振过电压的分析，说明产生谐振过电压的条件、种类及特点，并提出以下抑制谐振过电压的措施：采用自动调谐接地补偿装置或可控硅多功能消谐装置，在电压互感器的中性点接消弧线圈，或接消谐器等。 关键词：铁路；电力；过电压；抑制措施 Abstract:By analyzing the resonant over-voltage in 10 kV power supply system with its neutral point being unearthed, illustrates the conditions causing the resonance over-voltage and their types and characteristics, and puts forward the following measures to suppressing resonant over-voltage: by adopting automatic tuned earthing compensation device or silicon-controlled resonance suppressor, connecting the arc-extinguishing coil with neutral point of the voltage transformer or connecting the resonance suppressor. Key words: Railway; power supply system; over-voltage; suppression measure 中图分类号：U223.6文献标识码：B文章编号：1007-936X(2005)03-0022-04 0 概述 在10 kV配电所的每段母线上都接有1台电压互感器，其一次线圈中性点直接接地。由于电网对地电容与电压互感器的线圈电感构成谐振条件，在运行中容易产生铁磁谐振，引起内部过电压，这种过电压持续时间长，是导致电压互感器高压熔丝熔断和电压互感器烧损、避雷器爆炸的主要原因，也是诱发某些重大事故的原因之一。近5年以来，在大同西供电段管内共发生谐振过电压烧坏电压互感器高压保险12次，烧毁10 kV电压互感器1台，烧断电压互感器瓷瓶内部引出线1次。 1 谐振过电压产生的条件 1.1 内部条件 铁路10 kV电力系统是中性点不接地系统，为了监视系统的三相对地电压，该配电所每段母线上均接有1台三相五柱电磁式电压互感器，其电气接线原理图略。 母线电压互感器的高压侧在接成Y型时其中性点是接地的，由于铁路10 kV电力系统中电缆较多，各相对地电容较高，电网对地电容与电压互感 作者简介：孟繁宏.朔黄铁路发展有限公司原平分公司，工程师，山西原平037005，电话：029-93638（路电）； 李学山，张占胜.大秦铁路股份有限公司大同西供电段。器的电感相匹配构成谐振条件。当发生谐振时，电压互感器感抗显著下降，励磁电流急剧增大，可达到额定值的数十倍，造成电压互感器烧毁或保险熔断。 1.2 外界激发条件 激发产生谐振过电压的外部条件有以下几种：（1）线路发生单相接地或瞬间接地。（2）不带馈线负荷的情况下向带有三相五柱电磁式电压互感器的母线送电。（3）进行空载线路的投切操作。（4）电力线路有雷电感应。（5）电网负荷轻，电压高，发生传递过电压。 2 过电压种类及特点 2.1 过电压种类 铁路10 kV电力系统过电压主要分为谐振过电压、雷电过电压和操作过电压，其中谐振过电压在正常运行操作中出现频繁，危害性较大；一旦产生过电压，往往造成电气设备损坏和大面积停电事故。运行经验表明，铁路10 kV电力系统中过电压大多数都是由铁磁谐振引起的。在实际运行中，故障形式和操作方式多种多样，谐振性质也各不相同。因此，为了制订防振和消振的对策与措施，应该了解各种不同类型谐振的性质与特点。 2.1.1 基波谐振 通常在配电所全所停电作业完成后向带有电 22
电磁式电压互感器谐振分析及抑制措施研究 (江建明四川省电力工业调整试验所610072) 电力系统接地系统为直接接地系统和不接地系统。直接接地系统易发生并联谐振，不接地系统在单相接地时易发生串联谐振，有并联电容器的断路器易发生串联谐振。长期以来，电力系统谐振过电压严重威胁着电网的安全。特别是对中性点不接地系统，铁磁谐振所占的比例较大。随着电网的日益发展，中性点直接接地系统的铁磁谐振问题越来越严重，出现的概率也越来越大。近年，在四川发生过多次铁磁谐振引起过电压的案例，应引起高度重视。本文将介绍产生铁磁谐振的机理、原因、现象以及应采取的措施。 1．产生铁磁谐振的原因 铁磁谐振存在三种情况：直接接地系统对地电容引发的铁磁谐振；不接地系统的单相接地引起的铁磁谐振；断路器端口并联的电容形成的铁磁谐振。 电力系统中许多元件是属于电感性的，如电力变压器、互感器、发电机、消弧线圈为电感元件，而线路各导线对地和导线间既存在纵向电感又存在横向电容，这些元件组成复杂的LC震荡回路，在一定的能量作用下特定参数配合的回路就会出现谐振现象。由于铁芯电感的磁通和电流之间的非线性关系，电压升高导致铁芯电感饱和，极易使电压互感器发生铁磁谐振。在中性点不接地系统中，如果不考虑线路的有功损耗和相间电容，仅考虑电压互感器电感与线路的对地电容C，当C大到一定值且电压互感器不饱和时，感抗X L大于容抗X C；而
当电压互感器上电压上升到一定数值时，电压互感器的铁芯饱和，感抗X L小于容抗X C，这样就构成了谐振条件，下列几种激发条件可以造成铁磁谐振： （1）当投入电力系统的电力线路长度发生变化时，线路对地电容与线路电阻发生改变。如空载线路投切操作，对空母线充电，尤其是短母线进行倒母线时，易产生对地电容引起的并联谐振。 （2）当系统运行状态突变，在暂态激发条件下，TV铁芯饱和，其电感量L处于非线性变化。如有线路瞬间接地，雷电感应侵入电网，尤其系统出现单相接地，易产生串联谐振。 （3）直接因突然投入系统的电容变化而引起谐振。如补偿电容器的投入，断路器断口打开时的并联电容易产生并联谐振。 （4）由于线路分合或运行状态突变时，会产生多次或分次谐波，从而使ω发生变化。如拉合刀闸、跌落式熔断器动作等，可能引起并联或串联谐振。 2．产生铁磁谐振的机理 由于电压互感器的中性点位移现象，常常在中性点不接地绝缘系统中引起铁磁谐振过电压。在正常运行条件下，励磁电感三相相等，三相负荷相等，电网的中性点电位为零。当线路中出现瞬时单相故障时，其它两相电压升高，三相电压互感器两相电压升高而饱和，其励磁电感相应减小，电网中性点出现位移电压，当三相总导纳之和为零时，便会发生串联谐振，中性点电压将急剧上升。由于铁芯的磁饱和会引起电流、电压波形的畸变，即产生了谐波，使上述谐振回路还会
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
Chapter 一 1-1、电力系统和电力网的含义是什么？答：电力系统指生产、变换、输送、分配电能的 设备如发电机、变压器、输配电线路等， 使用电能的设备如电动机、电炉、电灯等，以及测量、保护、控制装置乃至能量管理系统所组成的统一整体。一般电力系统就是由发电设备、输电设备、配电设备及用电设备所组成的统一体。 电力系统中，由各种电压等级的电力线路及升降压变压器等变换、输送、分配电能设备 所组成的部分称电力网络。 1-2、电力系统接线图分为哪两种？有什么区别？ 答：电力系统接线图分为地理接线图和电气接线图。地理接线图是按比例显示该系统 中各发电厂和变电所的相对地理位置，反映各条电力线 路按一定比例的路径，以及它们相互间的联络。因此，由地理接线图可获得对该系统的宏观印象。但由于地理接线图上难以表示各主要电机、电器之间的联系，对该系统的进一步了解。还需阅读其电气接线图。 电气接线图主要显示系统中发电机、变压器、母线、断路器、电力线路等主要电力元件之间的电气接线。但电气接线图上难以反映各发电厂、变电所的相对位置，所以阅读电气接线图时，又常需参考地理接线图。 1-3、对电力系统运行的基本要求是什么？ 答：对电力系统运行通常有如下三点基本要求: 1）保证可靠地持续供电； 2）保证良好的电能质量； 3）保证系统运行的经济性。 1-4、电力系统的额定电压是如何确定的？系统各元件的额定电压是多少？什么叫电力线路的平均额定电压？ 答：各部分电压等级之所以不同，是因三相功率S 和线电压U、线电流I 之间的关系为 UI。当输送功率一定时，输电电压愈高，电流愈小，导线等截流部分的截面积愈小， 投资愈小；但电压愈高，对绝缘的要求愈高，杆塔、变压器、断路器等绝缘的投资也愈大。综合考虑这些因素，对应于一定的输送功率和输送距离应有一个最合理的线路电压。但从设备制造角度考虑，为保证生产的系列性，又不应任意确定线路电压。另外，规定的标准电压等级过多也不利于电力工业的发展。考虑到现有的实际情况和进一步的发展，我国国家标准规定了标准电压，即为额定电压。 各元件的额定电压：
电力系统谐振消除方法详解 电力系统铁磁谐振一直影响着电气设备和电网的安全运行,特别是对中性点不直接接地系统,铁磁谐振所占的比例较大,因此对此类铁磁谐振问题研究得较多。 本文针对电力系统谐振消除方法进行探讨和分析,并提出一些意见,为相关工 作者提供参考。 引言 电力系统中过电压现象较为普遍。引起电网过电压的原因主要有谐振过电 压、操作过电压、雷电过电压以及系统运行方式突变,负荷剧烈波动引起系统过电压等。其中,谐振过电压出现频繁,其危害很大。 过电压一旦发生,往往造成系统电气设备的损坏和大面积停电事故发生。据多年来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是由于谐振现象引起的。日常工作中发现,在刮风、阴雨等特殊天气时,变电站35kV及以下系统发生间歇性接地的频率较高,当接地使得系统参数满足谐振条件时便会发生谐振。 同时产生谐振过电压。谐振会给电力系统造成破坏性的后果:谐振使电网中的元件产生大量附加的谐波损耗,降低发电、输电及用电设备的效率,影响各种电气设备的正常工作;导致继电保护和自动装置误动作,并会使电气测量仪表计量不准确;会对邻近的通信系统产生干扰,产生噪声,降低通信质量,甚至使通信系统无法正常工作。 谐振及铁磁谐振 谐振是一种稳态现象,因此,电力系统中的谐振过电压不仅会在操作或事故时 的过渡过程中产生,而且还可能在过渡过程结束后较长时间内稳定存在,直到发生新的操作谐振条件受到破坏为止。所以谐振过电压的持续时间要比操作过电压长得多,
这种过电压一旦发生,往往会造成严重后果。运行经验表明,谐振过电压可在各种电压等级的网络中产生,尤其在35kV及以下的电网中,由谐振造成的事故较多,已成为系统内普遍关注的问题。 因此,必须在设计时事先进行必要的计算和安排,或者采取一定附加措施(如装设阻尼电阻等),避免形成不利的谐振回路,在日常工作中合理操作防止谐振 的产生,降低谐振过电压幅值和及时消除谐振。在6~35kV系统操作或故障情况下,系统振荡回路中往往由于变压器、电压互感器、消弧线圈等铁芯电感的磁路饱和作用而激发起持续性的较高幅值的铁磁谐振过电压。 铁磁谐振可以是基波谐振、高次谐波谐振、分次谐波谐振,其共同特征是系统电压升高,引起绝缘闪络或避雷器爆炸;或产生高值零序电压分量,出现虚幻接地现象和不正确的接地指示;或者在PT中出现过电流,引起熔断器熔断或互感器烧坏;母线PT的开口三角绕组出现较高电压,使母线绝缘监视信号动作。各次谐波谐振不同特点主要在于:分次谐波谐振三相电压依次轮流升高,超过线电压,一般不超过2倍相电压,三相电压表指针在相同范围出现低频摆动。 基波谐振时,两相电压升高,超过线电压,但一般不超过3倍相电压,一相电压降低但不等于零。 高次谐波谐振时,三相电压同时升高或其中一相明显升高,超过线电压,但不超过3~3.5倍相电压。 谐振事故解决方法 PT在正常工作时,铁芯磁通密度不高,不饱和;但如果在电压过零时突然合闸、分闸或单相接地消失,这时铁芯磁通就会达到稳态时的数倍,处于饱和状态,这时,某一相或两相的激磁电流大幅度增加,当感抗与容抗参数匹配恰当(满足谐振条件)时,即会发生谐振,即铁磁谐振。发生谐振时,会在电感和电容两端产生2~3.5倍
谐振接地系统中单相接地引起的过电压分析 摘要: 单相接地故障是电力系统中主要的故障形式，由其引发的各种过电压事故很多。本文描述了单相接地的各种现象，分析了谐振接地系统中单相接地引起的弧光接地过电压和铁磁谐振过电压，特别是两种不同工作方式的消弧线圈自动调谐装置对消除铁磁谐振过电压的影响。 关键词:单相接地弧光接地过电压消弧线圈铁磁谐振 前言 配电网中性点经消弧线圈接地方式，又称为谐振接地方式，在谐振接地系统中有三种过电压对其影响最大，即雷击过电压、弧光接地过电压和铁磁谐振过电压。前两种过电压可以采用比较明确有效的措施来进行防护，如对于雷击过电压，可以采用避雷器等防雷保护措施来限制其危害性。对于弧光接地过电压，通常采用消弧线圈进行有效的抑制。但对于铁磁谐振过电压，虽然目前可采用的防治措施很多，但实际效果和评价各不相同，铁磁谐振过电压在实际运行中仍然经常引发严重的事故。长期运行经验表明，单相接地故障是电力系统中主要的故障形式，约占60％以上。当电网发生单相接地时, 容易产生间歇性弧光接地, 此时产生的弧光接地过电压和由此激发的铁磁谐振过电压将会导致弱绝缘的击穿，甚至发展为相间短路故障而引发跳闸。我厂的6kV配电网为谐振接地系统，且单相接地时有发生，因此对谐振接地系统中单相接地引起的弧光接地过电压和铁磁谐振过电压进行分析是十分必要的。 1单相接地的各种现象 运行中单相接地一般是间歇性电弧接地→稳定电弧接地→金属性接地。根据实测, 间歇性电弧接地, 持续时间可达0.2～2S, 频率可达300～3000Hz;然后呈稳定电弧接地, 持续时间可达2～10s,最后, 故障点导线被烧熔成为金属性接地, 即所谓永久性故障接地。另一种情况是暂时性的单相电弧接地如（雷击、鸟害等），当系统电容电流超过一定数值时，电弧难以自动熄灭。然而这个电流又不至于大到形成稳定电弧的程度，因此可能出现电弧时燃时灭的不稳定状态。两种间歇性的电弧导致系统中电感－电容回路的电磁振荡过程，产生遍及全系统的的弧光接地过电压。 2消弧线圈自动调谐对弧光接地过电压的抑制 间歇性电弧接地流过故障点的电流中包含两个分量，即工频分量和高频分量。在谐振接地系统中，现行所有消弧线圈设计的自动调谐都是在电网工频下完成的，不能补偿高频分量，因此消弧线圈自动调谐不能消除弧光接地过电压。
电网谐振过电压的防治 刘志清山东诸城市供电公司（262200）电网谐振过电压与系统结构、容量、参数、运行方式及各种自动装置的特性有关。谐振过电压，一般因操作或故障引起系统元件参数出现不利组合而产生。诸城市电网10~35kV系统为不接地或经消弧线圈接地系统，电网中存在大量星形接线的电压互感器，其一次绕组直接接地，成为电网对地电容电流、高次谐波电流的充放电途径，此电流必然通过电压互感器一次绕组，使电压互感器铁心深度饱和，在电网接地、倒闸操作、运行方式变化等情况下，将出现电网电压不稳定，甚至出现谐振。另外，近年来热电厂联网数量不断增多，发电机电感参数周期性变化将引起发电机自励磁（参数谐振）过电压。 谐振过电压对电网造成危害极大，诸如造成电压互感器熔丝熔断、电压互感器烧毁、电网设备绝缘损毁，甚至造成相间短路、保护装置误动作等等，所以加强对其防治非常必要。 诸城金安热电厂并网发电后，数月时间在其并网的35kV系统内连续发生3次谐振过电压。谐振时，相电压最高达到41kV、最低16kV，持续时间15min左右。谐振期间，采用切除电容器等操作电网手段改变电网参数后，只能使谐振暂时消除几分钟，然后再次谐振，所幸未导致电网设备损坏。 谐振发生后，经过分析论证热电厂联网发电机是该区域35kV电网谐振源，该区域35kV电压互感器一次绕组中性点接地点多达9
个，电网抗谐振过电压能力薄弱且无任何防治措施，致使电网具备了发生谐振过电压的条件。为此，应从技术上采取措施。 为防止并网运行发电机电感参数周期性变化引起的自励磁过电压，要求并网发电热电厂必须采取如下措施： ·尽量避免发电机直接空充线路，无法避免时应确保发电机容量大于并网空载线路的充电功率； ·避免发电机带空载线路启动，或避免以全电压向空载线路合闸； ·要求并网运行的热电厂发电机采用快速励磁自动调节器，限制发电机同步励磁过电压； ·并网发电的热电厂35、10kV母线上的星形接线电压互感器，其中性点一次侧加装消谐器。二次侧开口三角加装二次消谐器或合适消谐电阻。 为防止不接地系统或经消弧线圈接地系统中，因合闸充电或在运行时接地故障消除等原因的激发，使中性点接地的电压互感器过饱和可能产生的谐振过电压，采取如下措施： ·优先选用励磁特性饱和点较高的抗谐振型电压互感器； ·减少同一系统中电压互感器高压侧中性点接地数量，除电源侧电压互感器高压侧中性点接地外，其它电压互感器中性点尽可能不接地； ·在电压互感器开口三角绕组装设二次消谐器或消谐电阻； ·在电压互感器一次绕组中性点装设一次消谐器。 采用性能良好的设备，提高运行维护水平，避免下列条件下的铁
厂用电谐振过电压分析及预防示范文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月
厂用电谐振过电压分析及预防示范文本使用指引：此解决方案资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 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6 k V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，6 kVⅢ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，6 kVⅢA和
防止谐振过电压的措施 电力系统中一些电感、电容元件在系统进行操作或发生故障时可形成各种振荡回路,在一定的能源作用下,会产生串联谐振现象,导致系统某些元件出现严重的过电压。 谐振过电压分为以下几种: 1、线性谐振过电压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)和系统中的电容元件所组成。 2、铁磁谐振过电压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。因铁芯电感元件的饱和现象,使回路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的谐振条件时,会产生铁磁谐振。 3、参数谐振过电压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)组成回路,当参数配合时,通过电感的周期性变化,不断向谐振系统输送能量,造成参数谐振过电压。 限制谐振过电压的主要措施有: 1、提高开关动作的同期性由于许多谐振过电压是在非全相运行条件下引起的,因此提高开关动作的同期性,防止非全相运行,可以有效防止谐振过电压的发生。 2、在并联高压电抗器中性点加装小电抗用这个措施可以阻断非
全相运行时工频电压传递及串联谐振。 3、破坏发电机产生自励磁的条件,防止参数谐振过电压。 4、严格执行调度规程 在运行方式上和倒闸操作过程中，防止断路器断口电容器与空 载母线及母线PT构成串联谐振回路，以防止因谐振过电压损坏设备。它包括两个方面： ①应避免用带断口电容器的断路器切带电磁式电压互感器的 空载母线。 ②避免用带断口电容器的回路的刀闸对带电磁式电压互感器的 空载母线进行合闸操作。 具体可采用下述方式来实现：在切空母线时，先拉开电压互 感器，对母线断电；在投空母线时，先断开被送电母线PT， 对母线送电，再合母线电压互感器。 5、避免操作过电压 在进行投切空母线操作时，加强母线电压监测，发生铁磁谐振 时，应立即合上带断口电容器的断路器，切除回路电容，终止 谐振，防止隐患发展形成事故。 6、中性接地点 增加母线对地电容或减少系统中电压互感器压中性点接地台数，即增大母线的对地感抗，从而减少自振固有频率，避免因系统由东而发生母线铁磁谐振过电压，如：在变电站基建设计时，采用
编订：__________________ 单位：__________________ 时间：__________________ 电网谐振过电压的限制方 法(正式) Standardize The Management Mechanism To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑
文件编号：KG-AO-6145-39 电网谐振过电压的限制方法(正式) 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对管理机制、管理原则、管理方法以及管理机构进行设置固定的规范，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 电力供电系统或者说在电力供电电网上，过电压现象十分普遍。如果没有防范措施，随时都可能发生，也随时都可以发现。引起电网过电压的原因很多。主要可分为谐振过电压、操作过电压和雷电过电压；其中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，以避免
形成严重的串联谐振回路；或采取适当的防止谐振的措施。 在电力生产和电力运行的中低压电网中，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，制订防振和消振的对策与措施。 目前，我国35kV及以下配电网，仍大部分采用中性点不接地方式运行,一部分采用老式的消弧（消谐）线圈接地。从电网的运行实践证明，中性点不接地系统中一方面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、TV高压中性点增设电阻或单只TV等，但始终没有从根本上得到解决，TV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
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。
在母线上装设中性点接地的三相星形电容器组，增加对地电容这种方法，当增大各相对地电容Co，使XCo/XL<时(谐振区为小于或大于3)回路参数超出谐振的范围，可防止谐振。通过对两种典型伏安特性的铁芯电感进行模拟试验。试验结果表明，谐振区域与阻抗比XCo/XL有直接关系，对于1/2分频谐振区，阻XCo/XL约为~；基波谐振区，XCo/XL约为~；高频谐振区，XC0/XL约为~。当改变电网零序电容时，XCo/XL 随之改变，回路中可能出现由一种谐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。 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地，Yo 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唯一金属通道。系统单相接地有两个过渡过程，一是接地时；二是接地消失时。接地时，当系统某相接地时，该相直接与地接通，另两相对地也有电源电路(如主变绕组)成为良好的金属通道。因此在接地时的三相对地电容的充放电过程的通道，不会走电压互感器高压绕组，就是说发生接地时电压互感器高压绕组中不会产生涌流，因为已有某相固定在地电位，也就不会发生铁磁谐振。但是当接地消失时，情况就不同了。在接地消失的过程中，固定的地电位已消失，三相对地的金属通道已无其他路可走，只有走电压互感器高压绕组，即此时三相对地电容(零序电容)3Co中存储的电荷，对三相电压互感器高压绕组电感L/3放电，相当一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。在高压绕组中性点安装电阻器Ro后，能够分担加在电压互感器两端的电压，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，相当于改善电压互感器的伏安特性， 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有成功经验，其原理是提高电压互感器的零序励磁特性，从而提高电压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。但是应注意到，电压互感器中性点仍承受较高电压，且电压互感器在谐振时虽可能不损坏，但谐振依然存在。 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点串接单相电压互感器或在电压互感器二次开口三角处接入阻尼电阻，用于消耗电源供给谐振的能量，能够抑制铁磁谐振过电压，其电阻值越小，越能抑制谐振的发生。若R=0，即将开口三角两端短接，相当于电网中性点直接接地，谐振就不会发生。但在实际应用中，由于原理及装置的可靠性欠佳，这些装置的运行情况并不理想。二次侧电子消谐装置仍有待从理论、制造上加以完善。在单相持续接地时，开三角绕组也必须具备足够大的容量；这类消谐措施对非谐振区域内流过电压互感器的大电流不起限制作用中性点经消弧线圈接地，中性点经消弧线圈接地有以下优点：瞬间单
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。 3.1简单的铁磁谐振电路中谐振原因分析 在简单的R、C和铁铁芯电感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，就有可能使铁芯饱和，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。 3.2电力系统铁磁谐振产生的条件 电力系统中许多元件是属于电感性的或电容性的，如电力变压器、互感器、发电机、消弧线圈为电感元件，补偿用的并或串联电容器组、高压设备的寄生电容为电容元件，而线路各导线对地和导线间既存在纵向电感又存在横向电容，这些元件组成复杂的LC震荡回路，在一定的能源作用下，特定参数配合的回路就会出现谐振现象。由于铁
防止产生谐振过电压的措施 系统发生谐振时，在谐振电压和工频电压的作用下，PT铁芯磁密迅速饱和，激磁电流迅速增大，会使PT绕组严重过热而损坏(同一系统中所有PT均受到威胁)，甚至引起母线故障造成大面积停电。因此对发生谐振时，如何快速消除谐振是保证设备安全运行的关键。 一、谐振的分类和谐振现象分析 6kV中性点不接地系统的谐振分基波谐振、高频谐振和分频谐振三种，谐振一般由接地和激发产生，根据运行经验，当向仅带有电压互感器的空母线突然充电时易产生基波谐振;当发生单相接地时易产生分频谐振，特别是单相接地突然消失(如拉路)时易激发谐振。发生谐振时，相间电压不变，电压互感三角会出现谐振频率电压，中央信号会报“系统单相接地”信号，若不仔细分析其电压变化，会误认为是系统单相接地故障，对于没有装设消弧线圈的变电站，快速消除谐振更为重要，下面对三种谐振现象进行一一分析： 1、基波谐振：发生基波谐振时，相对地电压有以下两种现象： 1) 一相电压下降(不为零)，两相电压升高超过线电压或电压表顶表; 2) 两相电压下降(不为零)，一相电压升高或电压表顶表; 其相对地电压的过电压小于或等于3倍相电压; 2、高频谐振：发生高频谐振时，其相对地电压的过电压小于或等于4倍相电压，三相对地电压一起升高，远远超过线电压或电压表顶表。 3、分频谐振：发生分频谐振时，三相对地电压依相序次序轮流升高或同时升高，并在(1.2~1.4)倍相电压间做低频摆动，大约每秒一次。 由上述谐振现象可总结如下： 现象判断 发母线接地信号(开口三角有零序输出) 一相相对地电压超过线电压，二相相对地电压超过线电压。 基波谐振：三相相对地电压超过线电压。 高频谐振：三相对地电压依次轮流升高，但不超过线电压三相对地电压同时升高，但不超过线电压分频谐振。 二、发生谐振的处理 对于我们现在6kV不接地系统来说，主要是投入消弧线圈和改变运行参数，一般投入消弧线圈都能消除谐振，对于发生基波和高频谐振，只要消谐器可靠动作，也能消除谐振，但对于分频谐振具有零序性质，