电力系统中的谐振过电压

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1、电力系统中的谐振过电压 主要内容主要内容n线性谐振的条件线性谐振的条件n消弧线圈补偿网络中的谐振消弧线圈补偿网络中的谐振n超高压补偿线路中不对称操作引起的谐振超高压补偿线路中不对称操作引起的谐振n传递过电压传递过电压n非线性（铁磁）谐振的特点非线性（铁磁）谐振的特点n断线引起的铁磁谐振过电压断线引起的铁磁谐振过电压n电磁式电压互感器饱和引起的铁磁谐振过电压电磁式电压互感器饱和引起的铁磁谐振过电压n参数谐振过电压参数谐振过电压电力系统谐振现象电力系统谐振现象n电力系统包含有许多电感和电容元件电力系统包含有许多电感和电容元件 L：发电机、变压器、互感器、电抗器、消弧线圈等：发电机、变压器、互感器、

2、电抗器、消弧线圈等; C：线路对地电容、导线间电容、补偿用的并、串联电容、：线路对地电容、导线间电容、补偿用的并、串联电容、高压设备的杂散电容、均压电容等。高压设备的杂散电容、均压电容等。n 当系统进行操作或发生故障时，这些电感、电容元件形成各当系统进行操作或发生故障时，这些电感、电容元件形成各种振荡回路，在一定条件下，可以产生串联谐振现象，导致种振荡回路，在一定条件下，可以产生串联谐振现象，导致系统中某部分或某元件上出现严重的谐振过电压。系统中某部分或某元件上出现严重的谐振过电压。n谐振过电压持续时间比操作过电压长得多，甚至可稳定存在，谐振过电压持续时间比操作过电压长得多，甚至可稳定存在，直

3、到破坏谐振条件为止。但在某些情况，谐振发生一段时间直到破坏谐振条件为止。但在某些情况，谐振发生一段时间后会自动消失，不能自保持。后会自动消失，不能自保持。n谐振过电压的危害性既决定于其幅值大小，也决定于持续时谐振过电压的危害性既决定于其幅值大小，也决定于持续时间长短。谐振过电压将危及电气设备绝缘，也可能因谐振持间长短。谐振过电压将危及电气设备绝缘，也可能因谐振持续的过电流烧毁小容量电感元件设备续的过电流烧毁小容量电感元件设备(如电压互感器如电压互感器)。 谐振的类型谐振的类型 谐振线性谐振参数谐振铁磁谐振电感元件是线性的；完全满足线性谐振的机会极少，但是，即使在接近谐振条件下，也会产生很高的过

4、电压。线性谐振条件是等值回路中的自振频率等于或接近电源频率。其过电压幅值只受回路中损耗（电阻）的限制。电感参数在某种情况下发生周期性的变化 ；参数谐振所需能量来源于改变参数的原动机，不需单独电源，一般只要有一定剩磁或电容的残余电荷，参数处在一定范围内，就可以使谐振得到发展。电感的饱和会使回路自动偏离谐振条件，使过电压得以限制。 电路中的电感元件因带有铁芯，会产生饱和现象，这种含有非线性电感元件的电路，在满足一定条件时，会发生铁磁谐振。电力系统中发生铁磁谐振的机会是相当多的。国内外运行经验表明，它是电力系统某些严重事故的直接原因。8.1 线性谐振的条件线性谐振的条件 tEtesin222)1(C

5、LREI220002202121ELRELIUL2202002202121EcRECIUC回路的阻尼率 回路的自振角频率 LR2LC10CL10CLRECIUUCL120)(1EUCEUUCLEUULC1)(20EUC8.2 消弧线圈补偿网络中的谐振消弧线圈补偿网络中的谐振 n在中性点不接地的配电网中, 消弧线圈的主要作用是补偿系统单相接地故障的短路电流。 23jdIII000232cos30cos302cos30jdIIII0002 3cos303xgxgUCC Un系统运行经验表明，当系统运行经验表明，当10kV线路的线路的Ijd不超过不超过30A（即：架（即：架空线路长度不超过空线路长度

6、不超过1000km）和）和35kV线路的线路的Ijd不超过不超过10A（即：架空线路长度不超过（即：架空线路长度不超过100km）时，接地电弧一般能）时，接地电弧一般能够自熄，这可避免单相电弧接地故障跳闸，这是中性点不够自熄，这可避免单相电弧接地故障跳闸，这是中性点不接地电网的优点。但当超过上述允许值时，接地电弧往往接地电网的优点。但当超过上述允许值时，接地电弧往往不能自熄，并将产生间歇性电弧接地过电压。不能自熄，并将产生间歇性电弧接地过电压。n在变压器中性点上接消弧线圈在变压器中性点上接消弧线圈L。当系统中性点接有消弧。当系统中性点接有消弧线圈时，单相接地时流过消弧线圈的电流为线圈时，单相接

7、地时流过消弧线圈的电流为 n流过故障点的电流流过故障点的电流 Ic xgLUILCjdLIIIn消弧线圈的补偿可由脱谐度消弧线圈的补偿可由脱谐度Vc 2020111 ()3jdLCCjdjdIIIIIC L 00113CC Ln利用消弧线圈灭弧后，故障相恢复电压的自由振荡的利用消弧线圈灭弧后，故障相恢复电压的自由振荡的角频率与系统电源的角频率相接近，恢复电压将以拍角频率与系统电源的角频率相接近，恢复电压将以拍频的规律缓慢上升，从而可以保证电弧不再发生重燃频的规律缓慢上升，从而可以保证电弧不再发生重燃和最终趋于熄灭，使系统恢复正常运行。和最终趋于熄灭，使系统恢复正常运行。n系统装设消弧线圈后，熄

8、弧后故障点的恢复电压为系统装设消弧线圈后，熄弧后故障点的恢复电压为n消弧线圈的功能有：补偿系统单相接地电容电流、延消弧线圈的功能有：补偿系统单相接地电容电流、延缓恢复电压的上升速度促使电弧自熄。缓恢复电压的上升速度促使电弧自熄。 0( )(coscos)thAu tUtetn从减小残流、熄灭接地电弧来说，消弧线圈的脱谐度从减小残流、熄灭接地电弧来说，消弧线圈的脱谐度越小越好。越小越好。n实际系统中消弧线圈又不宜运行在全补偿状态，因为实际系统中消弧线圈又不宜运行在全补偿状态，因为系统正常运行时，电网三相对地电容不对称，可能在系统正常运行时，电网三相对地电容不对称，可能在系统中性点上出现较大的位移

9、电压。当系统接入消弧系统中性点上出现较大的位移电压。当系统接入消弧线圈后，恰好形成零序谐振回路，在系统位移电压的线圈后，恰好形成零序谐振回路，在系统位移电压的作用下将发生线性谐振现象。作用下将发生线性谐振现象。123()()()0ANBNCNLNY UUY UUY UUY U123123ABCNLYUYUYUUYYYY 11Yj C22Yj C33Yj C1LYjL 1231231230()()11()3ABCABCNjCUC UC UjCUC UC UUjCCCjjCjLL 12303CCCC消弧线圈调谐至使脱谐度消弧线圈调谐至使脱谐度Vc=0时时 ，013LC系统将发生谐振现象。系统将发生

10、谐振现象。 n我国电力行业规程规定，中性点经消弧线圈接地系统我国电力行业规程规定，中性点经消弧线圈接地系统应采用过补偿方式，其脱谐度不超过应采用过补偿方式，其脱谐度不超过10%，同时还要，同时还要求中性点位移电压一般不超过相电压的求中性点位移电压一般不超过相电压的15%。n现实际系统中使用的消弧线圈一般采用随调式消弧线现实际系统中使用的消弧线圈一般采用随调式消弧线圈，即系统正常运行时，将消弧线圈的脱谐度调大，圈，即系统正常运行时，将消弧线圈的脱谐度调大，使其不放大系统的位移电压，而当系统发生单相接地使其不放大系统的位移电压，而当系统发生单相接地故障时，自动调小脱谐度使其发挥补偿作用。但对这故障

11、时，自动调小脱谐度使其发挥补偿作用。但对这种调谐方式，要求消弧线圈应有尽快的响应时间，系种调谐方式，要求消弧线圈应有尽快的响应时间，系统故障时能快速发挥补偿作用。统故障时能快速发挥补偿作用。 8.3 超高压补偿线路中不对称操作引起的谐振超高压补偿线路中不对称操作引起的谐振 n在超高压电网中，为抑制空载长线路的重合闸过电在超高压电网中，为抑制空载长线路的重合闸过电压，一般采用单相自动重合闸，即电网中单相断路压，一般采用单相自动重合闸，即电网中单相断路器操作是一种正常的不对称操作，而且超高压电网器操作是一种正常的不对称操作，而且超高压电网并联电抗器的补偿度并联电抗器的补偿度TK通常在通常在60%以