电网谐振过电压的防治

浅谈10kV系统产生谐振过电压原因及控制对策摘要在10kV配电网中，常常发生电磁式电压互感器烧毁的现象，其原因都是因为某些故障或者不正常运行致使电压互感器内的铁芯饱和，诱发铁磁谐振的产生，致使电压互感器内部产生过电压，过电流，严重威胁电力系统的安全运行。

本文通过对配电系统电压互感器频繁损坏的现象，简要阐述铁磁谐振的现象与机理，产生的条件，提出了控制谐振过电压的措施，与大家交流学习。

关键词铁磁谐振；过电压；防范措施引言长期以来，电力系统铁磁谐振过电压严重威胁着电网的安全运行，在10kV 系统中，电磁式电压互感器引发的铁磁谐振过电压导致的设备事故时有发生。

这种过电压持续时间长，对系统的安全运行构成很大威胁，轻者可导致电压互感器烧损，高压熔丝熔断及匝间短路或爆炸；重者发生避雷器爆炸、母线短路等事故。

本文通过对配电系统电压互感器频繁损坏的现象，简要阐述铁磁谐振的现象，产生的条件及防范措施，总结了针对此类故障采取防范措施的一些运行经验。

1 铁磁谐振过电压产生的机理[1-2]目前，我国企业在35kV或者是其以下的配电网，有许多都是采用中性点和不接地的方式进行运行的，因此其中的很大一部分选用的都是比较传统的消线圈完成接地。

因此在其具体进行运行的问题可以看出，中性点的不接地系统，会受到电压的互感器铁心饱和使得铁磁谐振过的电压相对多一些。

中性点不接地运行方式的电力系统单相接地后，两相电压瞬时升高，三相铁心受到不同的激励而呈现不同程度的饱和，电压互感器各相感抗发生变化（各相电感值不同），中性点位移，产生零序电压。

由于线路电流持续增大，导致电压互感器铁心逐渐磁饱和，其电感值迅速减小，当满足ωL=1/ωC时，产生谐振过电压。

在发生谐振时，电压互感器一次励磁电流急剧增大，使高压熔丝熔断。

如果电流尚未达到熔丝的熔断值，但超过了电压互感器额定电流，长时间处于过电流状况下运行，可造成电压互感器烧损。

电力系统中存在着许多非线性感性元件，如发电机、变压器、电压互感器等，这些感性元件和系统中存在的分布电容组成复杂的LC振荡回路，有可能激发铁磁谐振产生过电压。

论谐振过电压产生原因及防治[摘要]谐振过电压在电力系统中屡见不鲜，但在实际运行中，很多人员对谐振过电压的了解很片面。

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，所以加深对其认识，并加强防治措施非常必要。

[关键词]谐振过电压产生原因分类中图分类号：tm 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）20-265-01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。

l.产生谐振过电压的原因目前，我国配电网，大部分仍采用中性点不接地方式运行，其中有少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，允许维持一定时间，一般为2h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易大幅度增加，单相接地时接地电弧不能自动熄火必然产生电弧电电压，一般为3～5倍相电压甚至更高.致使电同中绝缘薄弱的地方放电击穿，并会发展为相问短路造成设备损坏和停电事故。

而采用老式消弧线圈接地方式的系统由于结构的限制，只能运行在过补偿状态，不能处在全补偿状态，所以脱谐度整定的比较大，约在20%～30%，对弧光过电压无抑制效果。

并需要手动调节分接头.然而此时却不能随电网，对地电容电流的变化及时将电压调整到最佳的工作位置，影响功能发挥，也不适应电网无人值班变电所的需要。

2.电力系统谐振过电压的分类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这一现象叫电力系统谐振过电压。

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。

500kV电网工频过电压、谐振过电压及其保护规定工频过电压、谐振过电压与电网构造、容量、参数、运转方式以及各样安全、自动装置的特征相关。

工频过电压、谐振过电压除增大绝缘蒙受电压外，还对选择过电压保护装置有重要影响，设计电网时应联合实质条件展望。

对工频过电压，应采纳举措尽量加以降低。

工频过电压水平应经过技术经济比较加以确立。

须采纳举措防备产生谐振过电压；或用保护装置限制其幅值和连续时间。

工频过电压的限制。

电网中的工频过电压一般由线路空载、接地故障和甩负荷等惹起。

依据500kV电网的特色，有时须综合考虑这几种过电压。

往常可取正常送电状态下甩负荷和在线路受端有单相接地故障状况下甩负荷作为确立电网工频过电压的条件。

一般主要采纳在线路上安装并联电抗器的举措限制工频过电压。

在线路上架设良导体避雷线降低工频过电压时，宜经过技术经济比较加以确立。

电网的工频过电压水平一般不超出以下数值：线路断路器的变电所侧；线路断路器的线路侧 1.4Uxg.注：`U_（xg）`为电网最高相电压有效值，kV.3谐振过电压的防备和限制。

电网中的谐振过电压一般由发电机自励磁、线路非全相运转状态以及二次谐波谐振等惹起。

1）电网中发电机自励磁过电压。

当发电机经变压器与空载线路相连，在发电机全电压合闸、逐渐升压起动或因甩负荷而致使发电机带空载长线路时，如发电机容量较小，可能产生发电机自励磁过电压，应验算发生这一状况的可能性。

经验算，若有发生有励磁的可能，而又没法经过改变运转方式加以防止时，可采纳在线路上安装并联电抗器的举措予以防备。

2）线路非全相运转状态产生的谐振过电压。

空载线路上接有并联电抗器，且其零序电抗小于线路零序容抗时，如发生非全相运转状态（分相操动的断路器故障或采纳单相重合闸时），因为线间电容的影响，断开相上可能发生谐振过电压。

上述条件下因为并联电抗器铁芯的磁饱和特征，有时在断路器操作产生的过渡过程激发下，可能发生以工频基波为主的铁磁谐振过电压。

谐波、谐振的危害及防治措施前言随着电气自动化的迅速发展，工业生产中对电能质量的要求更高，但由于电能的复杂性和不稳定性，电力企业和电力用户都会面临许多问题。

其中一个关键问题就是谐波和谐振的危害，它们会对电力系统带来很多问题，同时也会对设备和工作人员的安全产生影响。

因此，谐波和谐振的危害需要引起我们的重视，有必要采取相应的措施进行防治。

谐波的危害谐波是指频率为整数倍基波频率的倍频波，当电网中出现谐波时，会对电力系统造成很多负面影响，主要表现在以下几个方面：1. 降低电网功率因数谐波会对电力系统的功率因数产生影响，使功率因数降低。

功率因数越低，电子设备就越难以正常工作，同时还会导致电能损失和电费增加。

因此，谐波应尽量减小。

2. 损害设备大量谐波会给设备带来很大的损害，造成设备寿命减少，安全储备降低和可靠性下降，这对生产带来很大的风险和影响。

谐波带来的损害主要包括：•电机过热损坏•物理变形•变压器局部过热•电容器和电感器损坏3. 干扰通信系统谐波会引起通信系统（尤其是无线电通信系统）的干扰，影响通信质量。

这种干扰会干扰射频通信的接收机、起伏机、响应器、发射机以及其他电子部件，使通信信号受到严重干扰，从而影响通信过程的稳定性和可靠性。

谐振的危害谐振是指电力系统在特定频率下的共振现象。

虽然谐振一般在正常运行条件下不会出现，但当出现谐振时，会对电力系统造成很大的威胁，主要表现在以下几个方面：1. 破坏电力设备谐振波能量巨大，一旦出现谐振，就会对电力设备造成破坏，严重时甚至会导致设备停产，影响生产。

因此，谐振的出现需要引起注意。

2. 对安全产生威胁谐振波会对人员和设备的安全产生威胁，严重时会导致设备火灾、电击事故等。

电力系统中所有的设备，不仅要承受电压和电流的冲击，还要承受谐振波的冲击，如果谐振波过大，会对设备造成严重威胁。

3. 影响电网稳定性谐振波的存在会破坏电力系统的稳定性，使电网不稳定，从而引起负荷不均衡、跳闸等故障，进一步危及电网的供电能力和稳定性。

供配电系统过电压的危害及防范措施供配电系统过电压的危害主要包括以下几个方面：1. 配变高压绕组接地谐振过电压问题：这种过电压现象会导致电压超过正常值的2.38倍，一旦产生两点接地的状况，电压就会超出2.73倍，该现象会维持几分钟甚至十多分钟，直至导致故障变压器全部受损，最终与系统脱离。

2. 雷电过电压现象：这是由于直击雷或者感应雷于云层展开活动之后所引发的问题，也常常被叫做外部过电压或者大气过电压。

户外配电设施的总变电所和总变电所传入及传出的外部架空线路极易遭到直接雷击的影响，雷电侵入波过电压的持续周期相对较短，有时仅只十几微秒。

3. 电弧接地过电压问题：此问题会威胁到使用者的生命安全，这是由于中性点不接地系统内滋生了单相间歇性的“熄弧—重燃”接地，于是导致了高频振荡，在该环节中构成了间歇性弧光接地过电压现象。

该过电压的持续周期能高达十分钟之久，有时还会更长，它们所波及的范畴也较广，倘若整个电网中出现绝缘弱点，那么该绝缘弱点位置极易出现绝缘闪络或直接击穿的问题。

为了防范供配电系统过电压的危害，可以采取以下措施：1. 装设避雷针、避雷线、避雷器等措施来防止雷电过电压和大气过电压对供配电系统的危害。

2. 合理提高线路绝缘水平，采用自动重合闸装置等措施来减少操作或接地故障时发生的工频过电压。

3. 对于中性点不接地系统，可以采取中性点经消弧线圈接地的方式来减少电弧接地过电压的发生。

4. 在操作或接地故障时，可以采取限制工频过电压的措施，如采用并联电抗器来吸收多余的容性无功功率等。

5. 加强供配电系统的管理和维护，定期检查和维修设备，确保其正常运行。

总之，防范供配电系统过电压的危害需要采取多种措施，包括装设避雷装置、提高线路绝缘水平、限制工频过电压等管理和维护措施，以确保供配电系统的安全和稳定运行。

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。

电网谐振过电压的限制方法电网谐振过电压是指电网中由于谐振电路产生的过电压现象。

谐振过电压的存在会对电网设备和用户设备造成损坏和影响电网的稳定运行。

为了限制电网谐振过电压的发生，以下是一些常用的方法：1. 控制谐振回路的阻抗：对于谐振回路来说，其阻抗会影响谐振过电压的大小。

因此，通过控制谐振回路中的电抗元件（如电感和电容）的数值，来改变谐振回路的阻抗，从而限制谐振过电压的大小。

2. 使用限流电感器：在电网系统中配置适当的限流电感器，可以限制谐振过电压的大小。

限流电感器是一种具有一定阻抗的电感元件，可降低系统的谐振频率，减小谐振过电压的幅值。

3. 安装降压变压器：通过安装适量的降压变压器，将电网供电电压降低，从而减小谐振过电压的幅值。

这样可以有效地限制谐振过电压对电网设备和用户设备的影响。

4. 使用TVS（气体抑制二极管）：TVS是一种具有快速响应的抑制过电压的元件，可以在过电压出现时迅速导通，将过电压限制在安全范围内。

在电网系统中配置适当的TVS，可以有效地限制谐振过电压的幅值。

5. 加装补偿电容器：在电网系统中加装补偿电容器，可以提供谐振过电压的吸收和分布功能，从而限制谐振过电压的幅值。

补偿电容器可以有效地抑制谐振回路的振荡。

6. 控制电网变流器的运行方式：电网变流器是电网中常见的谐振回路。

通过控制电网变流器的运行方式，如变流器的开关控制策略、调整变流器的输出功率等，可以减小谐振过电压的幅值。

7. 增加电网的阻尼：在电网中增加适当的阻尼，可以有效地抑制谐振回路的振荡，减小谐振过电压的幅值。

可以采用增加电阻等方法来实现电网的阻尼。

总之，限制电网谐振过电压的方法可以从改变谐振回路的阻抗、配置限流电感器、降低电网供电电压、使用TVS、加装补偿电容器、控制电网变流器的运行方式、增加电网的阻尼等方面进行。

需要根据具体情况综合应用这些方法，以达到有效抑制谐振过电压的目的，保证电网的稳定运行。

电网谐振过电压的限制方法电网谐振过电压是指电网中的谐振回路导致电网电压升高的现象。

这种现象可能导致电网设备损坏、引发过电压事故甚至导致电网崩溃。

为了保障电网的稳定运行和电力设备的安全运行，需要采取一系列措施限制电网谐振过电压。

1. 电网规划设计：在电网规划和设计阶段，需要充分考虑电网谐振过电压问题。

对电网谐振频率、谐振回路的参数等进行详细分析，采用合适的线路布置、变电站配置和无功补偿等方式来减小谐振影响。

通过电网的优化设计，能够有效降低电网谐振过电压的风险。

2. 无功补偿控制：电网谐振通常是由于无功补偿不足引起的，因此，加强无功补偿是限制电网谐振过电压的重要手段。

通过调节无功补偿设备的容量和运行方式，使电网保持合适的无功功率平衡，可以减小谐振回路的共振电流，避免出现过电压。

3. 谐振回路的分析与处理：谐振回路是电网谐振过电压的直接原因，因此，对谐振回路进行分析并采取处理措施是有效限制电网谐振过电压的重要方法。

可以通过增加电阻、变压器的绕组接地、中和电抗器的串联等方式改善谐振回路的特性，减小谐振幅值以及消除谐振回路，从而有效地减小电网谐振过电压的风险。

4. 过电压保护装置的设置：在电网中设置过电压保护装置是限制电网谐振过电压的一种有效手段。

过电压保护装置可以监测电网的电压波形，一旦发现电压异常上升，及时采取措施，包括切断或限制电网供电，以保护电力设备的安全运行。

5. 特殊设备的应用：在一些需要高度稳定电压的场合，可以采用特殊设备来限制电网谐振过电压。

例如，在电网的关键节点使用电压调节器、谐振抑制器等设备，能够控制电压的波动和提供稳定的电源，从而有效限制谐振过电压。

6. 故障监测与维护：及时发现和处理电网中的故障对于限制电网谐振过电压至关重要。

建立完善的电网监测系统，定期对电网进行故障检测和维护，可以及时发现电网中存在的问题并采取相应的补救措施，避免电网谐振过电压的发生。

总之，电网谐振过电压可能对电网和电力设备带来严重影响，为了限制谐振过电压的发生和发展，需要从电网规划设计、无功补偿控制、谐振回路处理、过电压保护装置设置、特殊设备应用以及故障监测与维护等方面综合考虑，采取一系列措施加以限制和防范。