電力系統(tǒng)中的諧振過電壓

1、電力系統(tǒng)中的諧振過電壓 主要內(nèi)容主要內(nèi)容n線性諧振的條件線性諧振的條件n消弧線圈補償網(wǎng)絡(luò)中的諧振消弧線圈補償網(wǎng)絡(luò)中的諧振n超高壓補償線路中不對稱操作引起的諧振超高壓補償線路中不對稱操作引起的諧振n傳遞過電壓傳遞過電壓n非線性（鐵磁）諧振的特點非線性（鐵磁）諧振的特點n斷線引起的鐵磁諧振過電壓斷線引起的鐵磁諧振過電壓n電磁式電壓互感器飽和引起的鐵磁諧振過電壓電磁式電壓互感器飽和引起的鐵磁諧振過電壓n參數(shù)諧振過電壓參數(shù)諧振過電壓電力系統(tǒng)諧振現(xiàn)象電力系統(tǒng)諧振現(xiàn)象n電力系統(tǒng)包含有許多電感和電容元件電力系統(tǒng)包含有許多電感和電容元件 L：發(fā)電機、變壓器、互感器、電抗器、消弧線圈等：發(fā)電機、變壓器、互感器、

2、電抗器、消弧線圈等; C：線路對地電容、導(dǎo)線間電容、補償用的并、串聯(lián)電容、：線路對地電容、導(dǎo)線間電容、補償用的并、串聯(lián)電容、高壓設(shè)備的雜散電容、均壓電容等。高壓設(shè)備的雜散電容、均壓電容等。n 當(dāng)系統(tǒng)進行操作或發(fā)生故障時，這些電感、電容元件形成各當(dāng)系統(tǒng)進行操作或發(fā)生故障時，這些電感、電容元件形成各種振蕩回路，在一定條件下，可以產(chǎn)生串聯(lián)諧振現(xiàn)象，導(dǎo)致種振蕩回路，在一定條件下，可以產(chǎn)生串聯(lián)諧振現(xiàn)象，導(dǎo)致系統(tǒng)中某部分或某元件上出現(xiàn)嚴重的諧振過電壓。系統(tǒng)中某部分或某元件上出現(xiàn)嚴重的諧振過電壓。n諧振過電壓持續(xù)時間比操作過電壓長得多，甚至可穩(wěn)定存在，諧振過電壓持續(xù)時間比操作過電壓長得多，甚至可穩(wěn)定存在，直

3、到破壞諧振條件為止。但在某些情況，諧振發(fā)生一段時間直到破壞諧振條件為止。但在某些情況，諧振發(fā)生一段時間后會自動消失，不能自保持。后會自動消失，不能自保持。n諧振過電壓的危害性既決定于其幅值大小，也決定于持續(xù)時諧振過電壓的危害性既決定于其幅值大小，也決定于持續(xù)時間長短。諧振過電壓將危及電氣設(shè)備絕緣，也可能因諧振持間長短。諧振過電壓將危及電氣設(shè)備絕緣，也可能因諧振持續(xù)的過電流燒毀小容量電感元件設(shè)備續(xù)的過電流燒毀小容量電感元件設(shè)備(如電壓互感器如電壓互感器)。 諧振的類型諧振的類型 諧振線性諧振參數(shù)諧振鐵磁諧振電感元件是線性的；完全滿足線性諧振的機會極少，但是，即使在接近諧振條件下，也會產(chǎn)生很高的過

4、電壓。線性諧振條件是等值回路中的自振頻率等于或接近電源頻率。其過電壓幅值只受回路中損耗（電阻）的限制。電感參數(shù)在某種情況下發(fā)生周期性的變化 ；參數(shù)諧振所需能量來源于改變參數(shù)的原動機，不需單獨電源，一般只要有一定剩磁或電容的殘余電荷，參數(shù)處在一定范圍內(nèi)，就可以使諧振得到發(fā)展。電感的飽和會使回路自動偏離諧振條件，使過電壓得以限制。 電路中的電感元件因帶有鐵芯，會產(chǎn)生飽和現(xiàn)象，這種含有非線性電感元件的電路，在滿足一定條件時，會發(fā)生鐵磁諧振。電力系統(tǒng)中發(fā)生鐵磁諧振的機會是相當(dāng)多的。國內(nèi)外運行經(jīng)驗表明，它是電力系統(tǒng)某些嚴重事故的直接原因。8.1 線性諧振的條件線性諧振的條件 tEtesin222)1(C

5、LREI220002202121ELRELIUL2202002202121EcRECIUC回路的阻尼率 回路的自振角頻率 LR2LC10CL10CLRECIUUCL120)(1EUCEUUCLEUULC1)(20EUC8.2 消弧線圈補償網(wǎng)絡(luò)中的諧振消弧線圈補償網(wǎng)絡(luò)中的諧振 n在中性點不接地的配電網(wǎng)中, 消弧線圈的主要作用是補償系統(tǒng)單相接地故障的短路電流。 23jdIII000232cos30cos302cos30jdIIII0002 3cos303xgxgUCC Un系統(tǒng)運行經(jīng)驗表明，當(dāng)系統(tǒng)運行經(jīng)驗表明，當(dāng)10kV線路的線路的Ijd不超過不超過30A（即：架（即：架空線路長度不超過空線路長度

6、不超過1000km）和）和35kV線路的線路的Ijd不超過不超過10A（即：架空線路長度不超過（即：架空線路長度不超過100km）時，接地電弧一般能）時，接地電弧一般能夠自熄，這可避免單相電弧接地故障跳閘，這是中性點不夠自熄，這可避免單相電弧接地故障跳閘，這是中性點不接地電網(wǎng)的優(yōu)點。但當(dāng)超過上述允許值時，接地電弧往往接地電網(wǎng)的優(yōu)點。但當(dāng)超過上述允許值時，接地電弧往往不能自熄，并將產(chǎn)生間歇性電弧接地過電壓。不能自熄，并將產(chǎn)生間歇性電弧接地過電壓。n在變壓器中性點上接消弧線圈在變壓器中性點上接消弧線圈L。當(dāng)系統(tǒng)中性點接有消弧。當(dāng)系統(tǒng)中性點接有消弧線圈時，單相接地時流過消弧線圈的電流為線圈時，單相接

7、地時流過消弧線圈的電流為 n流過故障點的電流流過故障點的電流 Ic xgLUILCjdLIIIn消弧線圈的補償可由脫諧度消弧線圈的補償可由脫諧度Vc 2020111 ()3jdLCCjdjdIIIIIC L 00113CC Ln利用消弧線圈滅弧后，故障相恢復(fù)電壓的自由振蕩的利用消弧線圈滅弧后，故障相恢復(fù)電壓的自由振蕩的角頻率與系統(tǒng)電源的角頻率相接近，恢復(fù)電壓將以拍角頻率與系統(tǒng)電源的角頻率相接近，恢復(fù)電壓將以拍頻的規(guī)律緩慢上升，從而可以保證電弧不再發(fā)生重燃頻的規(guī)律緩慢上升，從而可以保證電弧不再發(fā)生重燃和最終趨于熄滅，使系統(tǒng)恢復(fù)正常運行。和最終趨于熄滅，使系統(tǒng)恢復(fù)正常運行。n系統(tǒng)裝設(shè)消弧線圈后，熄

8、弧后故障點的恢復(fù)電壓為系統(tǒng)裝設(shè)消弧線圈后，熄弧后故障點的恢復(fù)電壓為n消弧線圈的功能有：補償系統(tǒng)單相接地電容電流、延消弧線圈的功能有：補償系統(tǒng)單相接地電容電流、延緩恢復(fù)電壓的上升速度促使電弧自熄。緩恢復(fù)電壓的上升速度促使電弧自熄。 0( )(coscos)thAu tUtetn從減小殘流、熄滅接地電弧來說，消弧線圈的脫諧度從減小殘流、熄滅接地電弧來說，消弧線圈的脫諧度越小越好。越小越好。n實際系統(tǒng)中消弧線圈又不宜運行在全補償狀態(tài)，因為實際系統(tǒng)中消弧線圈又不宜運行在全補償狀態(tài)，因為系統(tǒng)正常運行時，電網(wǎng)三相對地電容不對稱，可能在系統(tǒng)正常運行時，電網(wǎng)三相對地電容不對稱，可能在系統(tǒng)中性點上出現(xiàn)較大的位移

9、電壓。當(dāng)系統(tǒng)接入消弧系統(tǒng)中性點上出現(xiàn)較大的位移電壓。當(dāng)系統(tǒng)接入消弧線圈后，恰好形成零序諧振回路，在系統(tǒng)位移電壓的線圈后，恰好形成零序諧振回路，在系統(tǒng)位移電壓的作用下將發(fā)生線性諧振現(xiàn)象。作用下將發(fā)生線性諧振現(xiàn)象。123()()()0ANBNCNLNY UUY UUY UUY U123123ABCNLYUYUYUUYYYY 11Yj C22Yj C33Yj C1LYjL 1231231230()()11()3ABCABCNjCUC UC UjCUC UC UUjCCCjjCjLL 12303CCCC消弧線圈調(diào)諧至使脫諧度消弧線圈調(diào)諧至使脫諧度Vc=0時時 ，013LC系統(tǒng)將發(fā)生諧振現(xiàn)象。系統(tǒng)將發(fā)生

10、諧振現(xiàn)象。 n我國電力行業(yè)規(guī)程規(guī)定，中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)我國電力行業(yè)規(guī)程規(guī)定，中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)應(yīng)采用過補償方式，其脫諧度不超過應(yīng)采用過補償方式，其脫諧度不超過10%，同時還要，同時還要求中性點位移電壓一般不超過相電壓的求中性點位移電壓一般不超過相電壓的15%。n現(xiàn)實際系統(tǒng)中使用的消弧線圈一般采用隨調(diào)式消弧線現(xiàn)實際系統(tǒng)中使用的消弧線圈一般采用隨調(diào)式消弧線圈，即系統(tǒng)正常運行時，將消弧線圈的脫諧度調(diào)大，圈，即系統(tǒng)正常運行時，將消弧線圈的脫諧度調(diào)大，使其不放大系統(tǒng)的位移電壓，而當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地使其不放大系統(tǒng)的位移電壓，而當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，自動調(diào)小脫諧度使其發(fā)揮補償作用。但對這故障

11、時，自動調(diào)小脫諧度使其發(fā)揮補償作用。但對這種調(diào)諧方式，要求消弧線圈應(yīng)有盡快的響應(yīng)時間，系種調(diào)諧方式，要求消弧線圈應(yīng)有盡快的響應(yīng)時間，系統(tǒng)故障時能快速發(fā)揮補償作用。統(tǒng)故障時能快速發(fā)揮補償作用。 8.3 超高壓補償線路中不對稱操作引起的諧振超高壓補償線路中不對稱操作引起的諧振 n在超高壓電網(wǎng)中，為抑制空載長線路的重合閘過電在超高壓電網(wǎng)中，為抑制空載長線路的重合閘過電壓，一般采用單相自動重合閘，即電網(wǎng)中單相斷路壓，一般采用單相自動重合閘，即電網(wǎng)中單相斷路器操作是一種正常的不對稱操作，而且超高壓電網(wǎng)器操作是一種正常的不對稱操作，而且超高壓電網(wǎng)并聯(lián)電抗器的補償度并聯(lián)電抗器的補償度TK通常在通常在60%以

12、上。以上。n系統(tǒng)發(fā)生不對稱操作情況時，會使健全相對斷開相系統(tǒng)發(fā)生不對稱操作情況時，會使健全相對斷開相的相間電容與斷開相的對地電抗器形成串聯(lián)諧振回的相間電容與斷開相的對地電抗器形成串聯(lián)諧振回路，由于電抗器的線性度很高，這種電感、電容效路，由于電抗器的線性度很高，這種電感、電容效應(yīng)將會產(chǎn)生較高的工頻過電壓，使得故障開斷相的應(yīng)將會產(chǎn)生較高的工頻過電壓，使得故障開斷相的工頻接地電?。摴╇娏鳎┎荒芟?，自動重合閘工頻接地電弧（潛供電流）不能熄滅，自動重合閘也就歸于失敗。也就歸于失敗。LKCQTQ 并聯(lián)電抗器的正序與零序電抗分別為并聯(lián)電抗器的正序與零序電抗分別為XL1和和XL0、線路的正序、線路的正序與

13、零序波阻抗分別為與零序波阻抗分別為Z1和和Z0和導(dǎo)線的正序與零序電角度分別和導(dǎo)線的正序與零序電角度分別為為1和和0。等值電路圖中。等值電路圖中Zr1為從線路首端求得的正序入口阻為從線路首端求得的正序入口阻抗。零序入口阻抗等于由線路首端求得的抗。零序入口阻抗等于由線路首端求得的Zr0，在，在等值電路圖等值電路圖中附加一個接地阻抗中附加一個接地阻抗ZrN，根據(jù)等效原理，根據(jù)等效原理ZrN應(yīng)滿足應(yīng)滿足電抗器的正序與零序補償角電抗器的正序與零序補償角 1111LXZtg0010LXZtg忽略線路電阻，忽略線路電阻，Zr1=jXr1、 Zr0=jXr0 空載長線路末端接有電抗器的等值入口阻抗表達式空載長

14、線路末端接有電抗器的等值入口阻抗表達式 )()(00001111ctgZXctgZXrrn單相開斷時，開斷相（圖中單相開斷時，開斷相（圖中A相）的電壓表達式為相）的電壓表達式為 323222101101rrrrrArNrrNAAXXXXXEXXXEU單相開斷時，電網(wǎng)發(fā)生諧振的條件為單相開斷時，電網(wǎng)發(fā)生諧振的條件為 032101rrrXXX0201rrXX)()(00001111ctgZXctgZXrr0)(2)(110111ctgZctgZn忽略導(dǎo)線電感，令導(dǎo)線的正序和零序電容分別為忽略導(dǎo)線電感，令導(dǎo)線的正序和零序電容分別為C1和和C0，容抗為，容抗為jXC1和和jXC0，線路首端的入口阻抗為

15、，線路首端的入口阻抗為111111CLrXXX000111CLrXXX0201rrXX單相開斷發(fā)生諧振的條件單相開斷發(fā)生諧振的條件 開斷相的電壓開斷相的電壓 01101100101101100111111212211222ArNrrrrLCLCAAAArrrrNrrLCLCEXXXXXXXXXUEEEXXXXXXXXXXn電抗器的補償度 11LCCLKXXQQT01LLXXGKKAATGCCTGCCEU)2(2) 1(11010諧振條件諧振條件 GCCTK2210輸電線路電容輸電線路電容1032CC 電抗器采用單相形式，電抗器采用單相形式，XL1=XL0，G=1 電抗器采用三相形式，電抗器采用

16、三相形式，XL0XL1，若，若XL1=2XL0，G=2 981KT諧振條件諧振條件 323KTn為消除電網(wǎng)諧振，要求為消除電網(wǎng)諧振，要求G1，即要求電抗器的零序電，即要求電抗器的零序電抗大于正序電抗，實際系統(tǒng)就采用并聯(lián)電抗器的中性抗大于正序電抗，實際系統(tǒng)就采用并聯(lián)電抗器的中性點串接小電抗的方法來滿足點串接小電抗的方法來滿足G1的要求。的要求。 n若線路中不接并聯(lián)電抗器，當(dāng)發(fā)生單相不對稱開斷時，若線路中不接并聯(lián)電抗器，當(dāng)發(fā)生單相不對稱開斷時，在開斷相上亦會產(chǎn)生感應(yīng)電壓。該感應(yīng)電壓是由非開在開斷相上亦會產(chǎn)生感應(yīng)電壓。該感應(yīng)電壓是由非開斷相與開斷相的相間電容和開斷相的對地電容分壓傳斷相與開斷相的相間

17、電容和開斷相的對地電容分壓傳遞而來的。遞而來的。 8.4 傳遞過電壓傳遞過電壓 n在電力系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生不對稱接地故障或斷路器的不在電力系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生不對稱接地故障或斷路器的不同期操作時，將會出現(xiàn)零序電壓和零序電流，通過靜同期操作時，將會出現(xiàn)零序電壓和零序電流，通過靜電和電磁耦合，會在相鄰的低壓平行線路中感應(yīng)出傳電和電磁耦合，會在相鄰的低壓平行線路中感應(yīng)出傳遞過電壓；遞過電壓；n當(dāng)變壓器的高壓繞組側(cè)出現(xiàn)零序電壓時，會通過繞組當(dāng)變壓器的高壓繞組側(cè)出現(xiàn)零序電壓時，會通過繞組間的雜散電容傳遞至低壓側(cè)，危及低壓繞組絕緣或接間的雜散電容傳遞至低壓側(cè)，危及低壓繞組絕緣或接在低壓繞組側(cè)的電氣設(shè)備。在低壓繞組側(cè)

18、的電氣設(shè)備。 一、平行線路間的電壓傳遞一、平行線路間的電壓傳遞 n電氣化鐵路的高壓（電氣化鐵路的高壓（27.5kV）牽引線路與鐵路沿線鋪）牽引線路與鐵路沿線鋪設(shè)的信號電纜。牽引供電線路與信號電纜處于同一電設(shè)的信號電纜。牽引供電線路與信號電纜處于同一電磁環(huán)境中，牽引線路中的交變電流在其周圍會產(chǎn)生交磁環(huán)境中，牽引線路中的交變電流在其周圍會產(chǎn)生交變電磁場，通過回路間的電容耦合和電感耦合作用，變電磁場，通過回路間的電容耦合和電感耦合作用，在信號電纜中將感應(yīng)電壓和電流，可能危及信號系統(tǒng)在信號電纜中將感應(yīng)電壓和電流，可能危及信號系統(tǒng)的正常運行和設(shè)備絕緣。（平行多導(dǎo)體系統(tǒng)）的正常運行和設(shè)備絕緣。（平行多導(dǎo)體

19、系統(tǒng)） n高壓牽引線路與信號電纜間存在耦合電容，而信號電高壓牽引線路與信號電纜間存在耦合電容，而信號電纜芯線本身也有對地電容，通過這些分布電容會在信纜芯線本身也有對地電容，通過這些分布電容會在信號電纜上產(chǎn)生靜電傳遞電壓。傳遞電壓值與電纜間幾號電纜上產(chǎn)生靜電傳遞電壓。傳遞電壓值與電纜間幾何尺寸、電纜金屬護套的連接方式等因素有關(guān)，這種何尺寸、電纜金屬護套的連接方式等因素有關(guān)，這種影響稱為影響稱為容性耦合容性耦合影響，也就是靜電影響。影響，也就是靜電影響。n在實際工程中，按相關(guān)規(guī)程要求信號電纜的金屬護套在實際工程中，按相關(guān)規(guī)程要求信號電纜的金屬護套應(yīng)接地，所以高壓牽引線路與信號電纜平行鋪設(shè)時，應(yīng)接地

20、，所以高壓牽引線路與信號電纜平行鋪設(shè)時，在信號電纜芯線上不會產(chǎn)生靜電感應(yīng)分量。在信號電纜芯線上不會產(chǎn)生靜電感應(yīng)分量。n在高壓牽引線路的工作電流作用下，在空間產(chǎn)生交變磁在高壓牽引線路的工作電流作用下，在空間產(chǎn)生交變磁場，其磁力線交鏈鄰近信號線路，在信號線路上會產(chǎn)生場，其磁力線交鏈鄰近信號線路，在信號線路上會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢（電力電纜與信號電纜間存在互感），通過感應(yīng)電動勢（電力電纜與信號電纜間存在互感），通過這種這種感性耦合感性耦合在通信電纜上感應(yīng)出電動勢。由于此感應(yīng)在通信電纜上感應(yīng)出電動勢。由于此感應(yīng)電動勢是沿著通信線路芯線軸向分布的，又稱為縱向感電動勢是沿著通信線路芯線軸向分布的，又稱為縱向感應(yīng)

21、電動勢。應(yīng)電動勢。n鐵路供電強電線路在信號電纜的芯線上產(chǎn)生的縱向感應(yīng)鐵路供電強電線路在信號電纜的芯線上產(chǎn)生的縱向感應(yīng)電動勢，與強電線路中的影響電流、信號電纜的金屬護電動勢，與強電線路中的影響電流、信號電纜的金屬護套屏蔽層、信號電纜的直徑、信號電纜屏蔽層的接地方套屏蔽層、信號電纜的直徑、信號電纜屏蔽層的接地方式以及它們之間的距離等因素有關(guān)。式以及它們之間的距離等因素有關(guān)。當(dāng)信號電纜屏蔽層不接地時，強電線路有影響電流，會通過互感抗在當(dāng)信號電纜屏蔽層不接地時，強電線路有影響電流，會通過互感抗在信號電纜屏蔽層和線芯產(chǎn)生磁感應(yīng)電勢分別為信號電纜屏蔽層和線芯產(chǎn)生磁感應(yīng)電勢分別為 111PPEj MI 11

22、1AAEj MI 屏蔽層兩端接地屏蔽層兩端接地11PPPPj M IIRj L屏蔽層電流屏蔽層電流 PI屏蔽層電流屏蔽層電流在電纜線芯上產(chǎn)生感應(yīng)電勢為在電纜線芯上產(chǎn)生感應(yīng)電勢為PAPAPEj MI 電纜線芯的磁感應(yīng)電勢電纜線芯的磁感應(yīng)電勢 111AAPAAPAPEEEj MIj MI n信號電纜線芯的磁感應(yīng)電勢與強電線路的影響電流成信號電纜線芯的磁感應(yīng)電勢與強電線路的影響電流成正比關(guān)系，還和強電線路與信號電纜間的互感系數(shù)、正比關(guān)系，還和強電線路與信號電纜間的互感系數(shù)、信號電纜屏蔽層的自電感和電阻有關(guān)。信號電纜屏蔽層的自電感和電阻有關(guān)。 n當(dāng)信號電纜屏蔽層兩端接地時，屏蔽層中產(chǎn)生的感應(yīng)當(dāng)信號電纜

23、屏蔽層兩端接地時，屏蔽層中產(chǎn)生的感應(yīng)電流起了去磁的作用，使電纜芯線的感應(yīng)電勢減小。電流起了去磁的作用，使電纜芯線的感應(yīng)電勢減小。n信號電纜的屏蔽系數(shù)定義為：有金屬護套時電纜線芯信號電纜的屏蔽系數(shù)定義為：有金屬護套時電纜線芯上的感應(yīng)電動勢與無金屬護套時相同電纜線芯上的感上的感應(yīng)電動勢與無金屬護套時相同電纜線芯上的感應(yīng)電動勢之比應(yīng)電動勢之比 n當(dāng)屏蔽層兩端的接地電阻等于零時，屏蔽層的屏蔽系當(dāng)屏蔽層兩端的接地電阻等于零時，屏蔽層的屏蔽系數(shù)稱為理想屏蔽系數(shù)數(shù)稱為理想屏蔽系數(shù)S0 0AAESEn當(dāng)信號電纜無金屬護套時當(dāng)信號電纜無金屬護套時n信號電纜的理想屏蔽系數(shù)為信號電纜的理想屏蔽系數(shù)為 011AAEj

24、 MI 11PAMMmPALM 二、變壓器繞組間的電壓傳遞二、變壓器繞組間的電壓傳遞 n在變壓器的不同繞組之間亦會發(fā)生電壓的傳遞現(xiàn)象。在變壓器的不同繞組之間亦會發(fā)生電壓的傳遞現(xiàn)象。如果傳遞的方向是從高壓側(cè)到低壓側(cè)，那就可能危及如果傳遞的方向是從高壓側(cè)到低壓側(cè)，那就可能危及低壓側(cè)的電氣設(shè)備絕緣的安全。若與接在電源中性點低壓側(cè)的電氣設(shè)備絕緣的安全。若與接在電源中性點的消弧線圈或電壓互感器等鐵磁元件組成諧振回路，的消弧線圈或電壓互感器等鐵磁元件組成諧振回路，還可能產(chǎn)生線性諧振或鐵磁諧振的傳遞過電壓。還可能產(chǎn)生線性諧振或鐵磁諧振的傳遞過電壓。n若不考慮低壓側(cè)的等值電感若不考慮低壓側(cè)的等值電感L的作用，

25、則傳遞到變壓器的作用，則傳遞到變壓器低壓繞組側(cè)的電壓為低壓繞組側(cè)的電壓為n若考慮低壓側(cè)的等值電感若考慮低壓側(cè)的等值電感L的作用，則傳遞到變壓器低的作用，則傳遞到變壓器低壓繞組側(cè)的電壓為壓繞組側(cè)的電壓為12001203CUUCC 12000001212331CCj C UUUCjCj CCn , L與與3C0呈并聯(lián)諧振，等值電路相當(dāng)于開路，零呈并聯(lián)諧振，等值電路相當(dāng)于開路，零序電壓全部傳遞到低壓繞組側(cè)序電壓全部傳遞到低壓繞組側(cè)n在過補償狀態(tài)，在過補償狀態(tài)， 0，等值電路呈串聯(lián)諧振狀態(tài)。，等值電路呈串聯(lián)諧振狀態(tài)。 會急劇增大會急劇增大n低壓繞組側(cè)電壓增高后，消弧線圈會趨于飽和，使得低壓繞組側(cè)電壓增

26、高后，消弧線圈會趨于飽和，使得自動增大，過電壓也就受到限制。自動增大，過電壓也就受到限制。 0CC00UU0U抑制傳遞過電壓的措施：抑制傳遞過電壓的措施：n避免出現(xiàn)系統(tǒng)中性點位移電壓，如盡量使斷路器三相避免出現(xiàn)系統(tǒng)中性點位移電壓，如盡量使斷路器三相同期操作；同期操作；n裝設(shè)消弧線圈后，應(yīng)當(dāng)保持一定的脫諧度，避免出現(xiàn)裝設(shè)消弧線圈后，應(yīng)當(dāng)保持一定的脫諧度，避免出現(xiàn)諧振條件；諧振條件；n在低壓繞組側(cè)不裝消弧線圈的情況下，可在低壓側(cè)加在低壓繞組側(cè)不裝消弧線圈的情況下，可在低壓側(cè)加裝三相對地電容，以增大裝三相對地電容，以增大3C0。三、超高壓電網(wǎng)中的潛供電流三、超高壓電網(wǎng)中的潛供電流n系統(tǒng)發(fā)生單相接地故

27、障時，采取跳開故障相線路兩側(cè)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，采取跳開故障相線路兩側(cè)的斷路器來排除故障，然后再重合閘使系統(tǒng)恢復(fù)正常的斷路器來排除故障，然后再重合閘使系統(tǒng)恢復(fù)正常運行運行 （單相重合閘操作（單相重合閘操作 ）n系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，非故障相的工作電壓和負系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，非故障相的工作電壓和負載電流可以通過相間電容和互感對故障相產(chǎn)生靜電感載電流可以通過相間電容和互感對故障相產(chǎn)生靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)，使故障相在與電源斷開后仍能維持一應(yīng)和電磁感應(yīng)，使故障相在與電源斷開后仍能維持一定的接地電流，被稱為潛供電流（二次電流）。定的接地電流，被稱為潛供電流（二次電流）。 n潛供電流以電弧的形式存

28、在，而潛供電流的自熄是單潛供電流以電弧的形式存在，而潛供電流的自熄是單相自動重合閘成功的必要條件。潛供電流的自熄取決相自動重合閘成功的必要條件。潛供電流的自熄取決于潛供電流的大小及電弧熄滅后作用于故障點的恢復(fù)于潛供電流的大小及電弧熄滅后作用于故障點的恢復(fù)電壓。電弧的自熄時間為電壓。電弧的自熄時間為n潛供電流自熄后，為防止故障點的電弧重燃，還要求潛供電流自熄后，為防止故障點的電弧重燃，還要求電弧熄滅后作用于故障點的恢復(fù)電壓不能太大。故障電弧熄滅后作用于故障點的恢復(fù)電壓不能太大。故障相導(dǎo)線的恢復(fù)電壓仍由靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)兩個分量相導(dǎo)線的恢復(fù)電壓仍由靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)兩個分量組成。故障點恢復(fù)電壓的電

29、磁感應(yīng)分量與故障點的位組成。故障點恢復(fù)電壓的電磁感應(yīng)分量與故障點的位置有關(guān)。置有關(guān)。 0.25(0.11)jtI n潛供電流和恢復(fù)電壓均由靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)兩個分潛供電流和恢復(fù)電壓均由靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)兩個分量組成，而起主導(dǎo)作用的是靜電感應(yīng)分量，靜電感應(yīng)量組成，而起主導(dǎo)作用的是靜電感應(yīng)分量，靜電感應(yīng)分量是通過相間電容傳遞過來的。分量是通過相間電容傳遞過來的。n要限制潛供電流和接地故障點的恢復(fù)電壓，可采取在要限制潛供電流和接地故障點的恢復(fù)電壓，可采取在導(dǎo)線間裝設(shè)一組三角聯(lián)接的電抗器，補償相間電容，導(dǎo)線間裝設(shè)一組三角聯(lián)接的電抗器，補償相間電容，使相間阻抗趨向無窮大，這樣潛供電流的橫分量和恢使相間阻

30、抗趨向無窮大，這樣潛供電流的橫分量和恢復(fù)電壓的靜電感應(yīng)分量都將趨于零（補償法復(fù)電壓的靜電感應(yīng)分量都將趨于零（補償法 ）?？紤]）。考慮系統(tǒng)限制空載長線路工頻電壓升高的要求，系統(tǒng)應(yīng)裝系統(tǒng)限制空載長線路工頻電壓升高的要求，系統(tǒng)應(yīng)裝設(shè)一組星形聯(lián)接而中性點接地的電抗器。設(shè)一組星形聯(lián)接而中性點接地的電抗器。 n超高壓和特高壓電網(wǎng)中可采用快速接地開關(guān)超高壓和特高壓電網(wǎng)中可采用快速接地開關(guān)HSGS (High Speed Grounding Switches)來限制潛供電流（故來限制潛供電流（故障轉(zhuǎn)移法）。障轉(zhuǎn)移法）。n快速接地開關(guān)快速接地開關(guān)HSGS是接在輸電線路兩端對地的一組開是接在輸電線路兩端對地的一組

31、開關(guān)，其工作原理是將故障點的開放性電弧轉(zhuǎn)移至兩側(cè)關(guān)，其工作原理是將故障點的開放性電弧轉(zhuǎn)移至兩側(cè)接地開關(guān)接地開關(guān),使故障相上的電壓和故障點的潛供電流大大使故障相上的電壓和故障點的潛供電流大大降低降低,從而使電弧易于熄滅。從而使電弧易于熄滅。8.5 非線性（鐵磁）諧振的特點非線性（鐵磁）諧振的特點 忽略回路電阻忽略回路電阻CLUUECLUUUE鐵磁諧振具有以下特點：鐵磁諧振具有以下特點： n產(chǎn)生串聯(lián)鐵磁諧振的必要條件是：電感和電容的伏安產(chǎn)生串聯(lián)鐵磁諧振的必要條件是：電感和電容的伏安特性曲線必需相交特性曲線必需相交n在相同的電源電勢作用下，回路有兩種不同性質(zhì)的穩(wěn)在相同的電源電勢作用下，回路有兩種不同

32、性質(zhì)的穩(wěn)定工作狀態(tài)。在外界激發(fā)下，電路可能從非諧振工作定工作狀態(tài)。在外界激發(fā)下，電路可能從非諧振工作狀態(tài)躍變到諧振工作狀態(tài)，相應(yīng)回路從感性變成容性，狀態(tài)躍變到諧振工作狀態(tài)，相應(yīng)回路從感性變成容性，發(fā)生相位反傾現(xiàn)象，同時產(chǎn)生過電壓與過電流。發(fā)生相位反傾現(xiàn)象，同時產(chǎn)生過電壓與過電流。 n非線性電感的鐵磁特性是產(chǎn)生鐵磁諧振的根本原因，非線性電感的鐵磁特性是產(chǎn)生鐵磁諧振的根本原因，但鐵磁元件飽和效應(yīng)本身也限制了過電壓的幅值。此但鐵磁元件飽和效應(yīng)本身也限制了過電壓的幅值。此外，回路損耗也是阻尼和限制鐵磁諧振過電壓的有效外，回路損耗也是阻尼和限制鐵磁諧振過電壓的有效措施。措施。n基波鐵磁諧振基波鐵磁諧振

33、、高次諧波諧振、分頻諧振、高次諧波諧振、分頻諧振 8.6 斷線引起的鐵磁諧振過電壓斷線引起的鐵磁諧振過電壓 n斷線泛指導(dǎo)線因故障折斷、斷路器拒動以及斷路器和斷線泛指導(dǎo)線因故障折斷、斷路器拒動以及斷路器和熔斷器的不同期切合等。熔斷器的不同期切合等。 n非全相運行時的諧振電路，在一定的參數(shù)配合和激發(fā)條非全相運行時的諧振電路，在一定的參數(shù)配合和激發(fā)條件下，可能會產(chǎn)生基頻、高頻或分頻諧振。件下，可能會產(chǎn)生基頻、高頻或分頻諧振。n當(dāng)發(fā)生基頻諧振時，會出現(xiàn)三相對地電壓不平衡，如兩當(dāng)發(fā)生基頻諧振時，會出現(xiàn)三相對地電壓不平衡，如兩相電壓升高、一相電壓降低，或三相電壓同時升高的現(xiàn)相電壓升高、一相電壓降低，或三相

34、電壓同時升高的現(xiàn)象。在負載變壓器側(cè)可能發(fā)生負序電壓占主要成分的情象。在負載變壓器側(cè)可能發(fā)生負序電壓占主要成分的情況，引起系統(tǒng)相序反傾，造成小容量電機反轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。況，引起系統(tǒng)相序反傾，造成小容量電機反轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。 為防止斷線過電壓，可采取下列的限制措施：n保證斷路器的三相同期動作，不采用熔斷器設(shè)備；n加強線路的巡視和檢修，預(yù)防發(fā)生斷線；n若斷路器操作后有異常現(xiàn)象，可立即復(fù)原，并進行檢查；n不要把空載變壓器常期接在系統(tǒng)中；n在中性點接地的電網(wǎng)中，合閘中性點不接地的變壓器時，先將變壓器中性點臨時接地。這樣做可使變壓器未合閘相的電位被三角形聯(lián)接的低壓繞組感應(yīng)出來的恒定電壓所固定，不會引起諧振。8.7 電

35、磁式電壓互感器飽和引起的鐵磁諧振過電壓電磁式電壓互感器飽和引起的鐵磁諧振過電壓 正常運行時，電壓互感器的勵磁阻抗很大，所以每相對地阻抗（正常運行時，電壓互感器的勵磁阻抗很大，所以每相對地阻抗（L和和C0并聯(lián)后）呈容性，三相基本平衡，系統(tǒng)中性點并聯(lián)后）呈容性，三相基本平衡，系統(tǒng)中性點0的位移電壓很小。但當(dāng)?shù)奈灰齐妷汉苄?。但?dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)某些擾動，使電壓互感器三相電感飽和程度不同時，系統(tǒng)中系統(tǒng)中出現(xiàn)某些擾動，使電壓互感器三相電感飽和程度不同時，系統(tǒng)中性點就有可能出現(xiàn)較高的位移電壓，激發(fā)起諧振過電壓。性點就有可能出現(xiàn)較高的位移電壓，激發(fā)起諧振過電壓。常見的使電壓互感器產(chǎn)生嚴重飽和的情況有：常見的使電壓

36、互感器產(chǎn)生嚴重飽和的情況有：n電源突然合閘到母線上，使接在母線上的電壓互感器電源突然合閘到母線上，使接在母線上的電壓互感器某一相或兩相繞組出現(xiàn)較大的勵磁涌流，而導(dǎo)致電壓某一相或兩相繞組出現(xiàn)較大的勵磁涌流，而導(dǎo)致電壓互感器飽和；互感器飽和；n由于雷擊或其它原因使線路發(fā)生瞬間單相電弧接地，由于雷擊或其它原因使線路發(fā)生瞬間單相電弧接地，使系統(tǒng)產(chǎn)生直流分量，而故障相接地消失時，該直流使系統(tǒng)產(chǎn)生直流分量，而故障相接地消失時，該直流分量通過電壓互感器釋放，而引起電壓互感器飽和；分量通過電壓互感器釋放，而引起電壓互感器飽和；n傳遞過電壓，例如高壓繞組側(cè)發(fā)生單相接地或不同期傳遞過電壓，例如高壓繞組側(cè)發(fā)生單相接

37、地或不同期合閘，低壓側(cè)有傳遞過電壓使電壓互感器產(chǎn)生飽和。合閘，低壓側(cè)有傳遞過電壓使電壓互感器產(chǎn)生飽和。n由于電壓互感器飽和程度不同，會造成系統(tǒng)兩相或三由于電壓互感器飽和程度不同，會造成系統(tǒng)兩相或三相對地電壓同時升高，整個電網(wǎng)對地電壓的變動表現(xiàn)相對地電壓同時升高，整個電網(wǎng)對地電壓的變動表現(xiàn)為電源中性點為電源中性點0的位移（電網(wǎng)中性點的位移過電壓）。的位移（電網(wǎng)中性點的位移過電壓）。n中性點的位移電壓也就是電網(wǎng)的對地零序電壓，將全中性點的位移電壓也就是電網(wǎng)的對地零序電壓，將全部反映至互感器的開口三角繞組，引起虛幻的接地信部反映至互感器的開口三角繞組，引起虛幻的接地信號和其它的過電壓現(xiàn)象，造成值班人

38、員的錯覺。號和其它的過電壓現(xiàn)象，造成值班人員的錯覺。n中性點直接接地的電網(wǎng)中性點直接接地的電網(wǎng) 、中性點經(jīng)消弧線圈接地的情、中性點經(jīng)消弧線圈接地的情況下況下 ，不會出現(xiàn)此類諧振過電壓。，不會出現(xiàn)此類諧振過電壓。n系統(tǒng)中性點的位移電壓為 CBACCBBAAYYYYEYEYEU0當(dāng)系統(tǒng)遭受干擾，使電壓互感器的鐵芯出現(xiàn)飽和，例如，當(dāng)系統(tǒng)遭受干擾，使電壓互感器的鐵芯出現(xiàn)飽和，例如，B、C兩相電兩相電壓升高，電壓互感器電感飽和，則流過和的電感電流增大，使其等值電壓升高，電壓互感器電感飽和，則流過和的電感電流增大，使其等值電感減小，感減小，B、C相的對地導(dǎo)納變成電感性，即、為感性導(dǎo)納，而相的對地導(dǎo)納變成電

39、感性，即、為感性導(dǎo)納，而A仍為容仍為容性導(dǎo)納。由于容性導(dǎo)納與感性導(dǎo)納相互抵消的作用，造成系統(tǒng)中性點位性導(dǎo)納。由于容性導(dǎo)納與感性導(dǎo)納相互抵消的作用，造成系統(tǒng)中性點位移電壓大大增加。移電壓大大增加。n虛幻接地現(xiàn)象是電磁式電壓互感器飽和引起工頻（基虛幻接地現(xiàn)象是電磁式電壓互感器飽和引起工頻（基頻）諧振過電壓的標志。頻）諧振過電壓的標志。 n干擾造成電壓互感器鐵芯飽和后，將會產(chǎn)生一系列諧干擾造成電壓互感器鐵芯飽和后，將會產(chǎn)生一系列諧波，若系統(tǒng)參數(shù)配合恰當(dāng)，會使某次諧波放大，引起波，若系統(tǒng)參數(shù)配合恰當(dāng)，會使某次諧波放大，引起諧波諧振過電壓。配電網(wǎng)中常見的諧波諧振有次分頻諧波諧振過電壓。配電網(wǎng)中常見的諧波諧振有次分頻諧振與諧振與3次高頻諧振。次高頻諧振。n系統(tǒng)出現(xiàn)諧波諧振的特點是三相電壓同時升高。系統(tǒng)出現(xiàn)諧波諧振的特點是三相電壓同時升高。n當(dāng)系統(tǒng)線路較長時，等效大，回路的自振角頻率低，當(dāng)系統(tǒng)線路較長時，等效大，回路的自振角頻率低，就可能激發(fā)產(chǎn)生分頻諧振過電壓，發(fā)生分頻諧振的頻就可能激發(fā)產(chǎn)生分頻諧振過電壓，發(fā)生分頻諧振的頻率為率為2425Hz，存在頻差，會引起配電盤上的表計指，存在頻差，會引起配電盤上的表計指示有抖動或以低頻來回擺動現(xiàn)象。這時互感器等值感示有抖動或以低頻來回擺動現(xiàn)象。這時互感器等值感抗降低，會造成勵磁電流急劇增加，引起高壓熔斷器抗降低，會造成勵磁電流急劇增加，引起高壓熔斷器