谐振的几种类型

谐振的几种类型

电力系统中的电容和电阻元件，一般可认为是线性参数。可是电感元件则不然。由于振荡回路中包含不同特性的电感元件，谐振将有三种不同的类型。

（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。

（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。

什么是谐振过电压

因系统的电感、电容参数配合不当，出现的各种持续时间很长的谐振现象及其电压升高，称为谐振过电压。常见的有线性谐振过电压、铁磁谐振过电压、参数谐振过电压等。

什么是操作过电压

因操作或故障引起的暂态电压升高，称为操作过电压，常见的有电弧接地过电压、空载变压器分闸过电压、空载线路分闸过电压、空载线路合闸过电压、解列过电压等。铁磁谐振的特点

（1）、产生铁磁谐振的必要条件是铁心电感的起始值和电感两端的等效电容组成的自振频率必须小于并接近于谐振频率。

（2）、回路参数平滑地变化时，谐振电压、电流会产生跃变。

（3）、谐振时产生反倾现象，即谐振后电感上的电压降由原来与电源电势相同变为相反，电容上的电压降由原来与电源电势反向变为同向。

（4）、谐振频率必须是由电源频率基波和它的简单分数倍分率或整数倍高频。

（5）、谐振后可自保持在一种稳定状态。

（6）、谐振一般在经受到足够强烈的扰动时外激产生，在一定条件下也可以自激产生。

配电网综合消谐措施的探讨

配电网中由于电磁式电压互感器（TV）饱和引起的铁磁谐振过电压时有发生。近年来，电网中应用了多种新型消谐装置，这些装置因作用机理不同而各有所长，也各有局限性，因此对这些新型消谐装置进行分析和优化配置，即采取综合

消谐措施以便达到最佳保护效果十分必要。

1常用消谐装置的特点

1.1 微机消谐装置

微机消谐装置也称二次消谐器，被安装在TV的开口三角绕组上。正常运行或者发生单相接地故障时装置不动作，而一旦判断电网发生铁磁谐振时，便会使正反并联在开口三角两端的2只晶闸管交替过零触发导通以限制和阻尼铁磁谐振，当谐振消除后晶闸管自行截止，必要时可以重复动作。装置起动消谐期间，晶闸管全导通，呈低阻态，电

阻为几mΩ至几十mΩ。如此小的电阻值足以阻尼高频、基频及分频3种谐振，而且对整个电网有效，即一个系统中只需选择1台互感器安装消谐装置即可。

微机消谐装置的主要缺点是难以正确区分基波谐振和单相接地。目前，对基波谐振和单相接地故障判据的主要区别在于零序电压U0的高低。通常，基频谐振定为当U０≥150 V时；当30 V≤U０＜145 V时定为单相接地故障。为了防止在单相接地时由于装置误动使TV长时间过负荷而烧毁的情况发生，通常将该装置基频谐振的判据电压定得比较高。这样，在工频位移电压不是很高的情况下（如空母线合闸）装置将无法动作，就可能使某些励磁特性欠佳、铁心易饱和TV的熔丝熔断。而且这种装置当电网对地电容较大时，它对防止间歇性接地或接地消失瞬间互感器因瞬时饱和涌流而造成熔丝熔断的事故无能为力。此外，在持续时间较长的间歇电弧过电压激发下，流过TV高压绕组的电流将显著增大，仍可能会烧坏TV。

由于基频谐振中的频率实际上并不是十分严格的基频，不是完全没有频率突变［1］，因此，能否在信号处理方法中采用对时频局部化方面极具优势的小波来检测，值得探讨。

1.2 一次消谐阻尼器

一次消谐阻尼器，如HJYX型阻尼器，实际上是将一个非线性消谐电阻R0串接于电压互感器一次侧中性点与地之间，它采用中性点阻尼电阻消除谐振，见图１。电网正常运行时，消谐器上电压＜500 V，R0呈高电阻值（可达几百kΩ），阻尼作用大，使谐振在起始阶段不易发展；当电网发生单相接地时，消谐器上电压较高（10 kV电网中其值约1.7～1.8 kV），R０呈低值（几十kΩ），可满足TV开口三角电压不小于80 V的绝缘监测要求,而且仍可阻尼谐振；当电网发生弧光接地时，R0仍能保持一定的阻值，限制互感器涌流。

该装置具有消除TV饱和谐振和限制涌流2种功能，但在应用中存在局限性：①中性点为半绝缘结构,只能直接接地安装的ＴＶ无法使用；②只能限制本TV不发生谐振，对电网中的其他TV无效（仅一对一有效）；③当发生单相接地故障时，TV零序电压U ０的测量值有误差, 因此不适宜使用在对U0幅值和角度精度要求较高的场合（如微机接地选线装置）；④装置自身的热容量有限，即使选用热容量相对较大的LXQ型一次消谐阻尼器，在持续时间较长的间歇电弧接地过电压激发下，仍可损坏装置。一次消谐阻尼器较适用于JDZJ等型号中性点全绝缘TV的消谐改造。

1.3 消谐型电压互感器

1.3.1 加装零序电压互感器型

加装零序电压互感器［2］的消谐型电压互感器由三相主电压互感器TV1和串接在中性点的零序电压互感器TV０二部分组成，采用零序电压互感器消除谐振，见图2。该消谐装置要求TV1的开口三角绕组闭合，零序电压U０从TV０的二次侧取得。当单相接地时，TV每相励磁感抗为Xm =XTV1+3XTV0（XTV1为TV1的漏抗；XTV０为TV０励磁感抗）。

由于XTV1很小，可略，故Xm≈3XTV０，即零序电压绝大部分降落在TV0上，一般的外激发不能使TV1进入饱和区，从而使谐振难以产生。此外，TV０高压绕组的直流电阻约为10 kΩ，对谐振有强烈的阻尼作用，对涌流有限制作用。此种消谐型TV的消谐作用也仅对自身有效，热容量也有限。

1.3.2 呈容抗谐振型呈容抗谐振的消谐型电压互感器的主要特点有：①互感器内部的分布电容和杂散电容较大，正常时，在接有0～100%负荷下整体呈容性（结构上合理确定一次绕组径向与轴向的尺寸比例；采用介电系数大的绝缘材料作为层间绝缘；一次绕组采用阶梯式排线方式等）,不易构成铁磁谐振回路。②在较高的电压作用下，铁心不易饱和