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1、谐振过电压产生及防止措施【摘要】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。【关键词】谐振；谐振过电压一、释义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。谐振过电压可在各种电压等级的网络中产生，尤其在3
2、5kV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 635kV 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。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
3、长、次数频繁、危害 大，须采取措施预防。谐振过电压指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。二、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。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。操作过电压和谐振过电压的区
4、别： 操作过电压和谐振过电压都属于内部过电压。 操作过电压，顾名思义，是操作高电压大电感-电容元件（比如合/分 空载长线路、变压器、并联电容器、高压感应电动机等）以及故障线路跳 闸/重合闸等产生的过度过程。防止操作过电压的措施根据操作的对象不同 而有所不同，一般采用重击穿概率低的断路器或设置金属氧化物避雷器限 制操作过电压。谐振过电压，因系统的电感、电容参数配合不当而引起的各类谐振现 象及电压升高。所以防止谐振过电压的措施即破坏谐振条件，使参数配合 避开谐振区，需要对系统有整体的参数预测，从而调整电网参数。三、分类（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
5、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XdXq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。(4) 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，
6、 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：a、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
7、电压的过电压小于或等于3倍相电压。b、髙频谐振：发生髙频谐振时，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。c、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髙或同时升髙，并在(1.21.4)倍相电压间做低频摆动，大约每秒一次。四、防止中性点不接地电网发生谐振过电压的措(1) 对中性点绝缘系统，当断线电源侧永久接地时，为使过电压不超 过一定值，要求线路正序电容与接于线路上变压器励磁电抗之比不小于25。(2) 对电磁式电压互感器的开口三角形接线绕组中加装电阻，使RW0.4XT,XT为互感器在线电压下单相换算至辅助绕组的励磁电抗。(3) 选择消弧线圈位置时，尽量避免电网中一部分失去消弧线圈的可 能性。(4) 采取临时倒闸措施，如投入事先规定的某些线路或设备。当用母线向空母线充电时发生谐振，应立即拉开母联断路器使母线停电，从而消除谐振。送电时，防止谐振发生的办法是：采用线路和母线一 起充电的方式或者对母线充电前退出电压互感器，充电正常后再投入电压 互感器。当变压器向接有电压互感器的空载母线合闸充电时，在可能条件 下，应将变压器中性点接地或经消弧线圈接地。其目的是防止由于电磁场 和电场参数的偶合，即避免在回路中，使感抗等于容抗，发生串联谐振， 从而使谐振过电压引起电气设备损坏。
