電力系統(tǒng)內(nèi)部過電壓及其限制措施3

第5章電力系統(tǒng)內(nèi)部過電壓及其限制措施

5.3電力系統(tǒng)的諧振過電壓

諧振過電壓

產(chǎn)生的原因:由于系統(tǒng)中存在著大量的電容電感元件，在系統(tǒng)進行操作或發(fā)生故障時，這些LC元件可能形成各種不同自振頻率的振蕩回路，在外電源的作用下發(fā)生諧振現(xiàn)象，造成某些元件上出現(xiàn)諧振過電壓。

特點:諧振過電壓是一種穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象，存在的時間較長，對電氣設備絕緣的危害大。

諧振的類型:系統(tǒng)中的R\C可以認為是線性的，而L則可能是線性的、作周期性變化的、非線性的。按L的類型不同，諧振分為：

線性諧振——L為常數(shù)。

參數(shù)諧振——L為變量，作周期性變化。鐵磁諧振——

L為變量，非線性。

諧振的類型

線性諧振過電壓1、L為常數(shù)。如輸電線路的電感、變壓器的漏感等。2、交流電源的頻率等于自振頻率，ω＝ω。，則感抗等于容抗（ＸＬ＝ＸＣ），電路阻抗達到最小，電流很大，在Ｌ和Ｃ上出現(xiàn)過電壓。參數(shù)諧振過電壓1、L在外界因素影響下發(fā)生周期性變化。如水輪發(fā)電機的同軸電抗等。2、如果參數(shù)配合不當，則可能發(fā)生參數(shù)諧振現(xiàn)象,出現(xiàn)較高的過電壓。3、由于電感的飽和，L減小，回路將自動脫離諧振條件，從而限制了這種自激過電壓，所以一般很少發(fā)生。

鐵磁諧振過電壓

（難點）1、產(chǎn)生的原因

由于各種電磁元件（如T、PT等）鐵芯電感的飽和而引起L發(fā)生變化，而激發(fā)起持續(xù)性的幅值較大的過電壓。2、表現(xiàn)形式

造成單相、兩相或三相對地電壓升高引起虛幻接地現(xiàn)象；引起低頻擺動；引起避雷器爆炸，燒壞電壓互感器和絕緣子；在電壓互感器中形成過電流，引起熔斷器熔斷。

原理分析

UL=ωLI，UC=I/ωC

E=∣UL-UC∣=Δu產(chǎn)生鐵磁諧振的必要條件是：

ωL>1/ωC（即電感和電容的伏安特性曲線相交）原理分析電路正常時，I較小，呈感性，電路處于非諧振狀態(tài)，穩(wěn)態(tài)工作點為（a1點）。由于L具有非線性特性，隨著I增大（這種現(xiàn)象叫激發(fā)，如電源突然合閘、發(fā)生短路等），鐵芯飽和，L值會下降；當ωL=1/ωC時，就會發(fā)生鐵磁諧振（圖中的e點）。

原理分析電路在e點之后會自動偏離而躍變到新的穩(wěn)態(tài)工作點（a3點）。這樣，線路上的電壓UC就由1值躍變到2值，形成很高的過電壓。在躍變過程中，I相位發(fā)生了180度變化，由感性變?yōu)槿菪?。鐵磁諧振的特點產(chǎn)生串聯(lián)諧振的必要條件是：電感和電容的伏安特性曲線有交點。在外界的激發(fā)下，回路從非諧振工作狀態(tài)躍變到諧振工作狀態(tài)，產(chǎn)生過電壓，同時發(fā)生相位反傾現(xiàn)象。鐵磁元件的非線性特性是產(chǎn)生鐵磁諧振的根本原因。具有各諧波振蕩的可能性。（基波諧振、倍頻諧振、分頻諧振）