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串联谐振过电压
2021-09-09

在电阻、电感及电容所组成的串联电路内,当容抗XC与感抗XL相等时,即XC=XL,电路中的电压U与电流I的相位相同,电路呈现纯电阻性,这种现象叫串联谐振。当电路发生串联谐振时电路的阻抗Z=√R^2 +(XC-XL)^2=R,电路中总阻抗最小,电流将达到最大值。


串联谐振过电压


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。


串联谐振


串联谐振过电压分类


(1) 线性谐振过电压 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)和系统中的电容元件所组成。


(2) 铁磁谐振过电压 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。因铁芯电感元件的饱和现象,使回路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的谐振条件时,会产生铁磁谐振。


(3) 参数谐振过电压 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)组成回路,当参数配合时,通过电感的周期性变化,不断向谐振系统输送能量,造成参数谐振过电压。


串联谐振过电压限制措施


(1) 提高开关动作的同期性 由于许多谐振过电压是在非全相运行条件下引起的,因此提高开关动作的同期性,防止非全相运行,可以有效防止谐振过电压的发生。


(2) 在并联高压电抗器中性点加装小电抗,用这个措施可以阻断非全相运行时工频电压传递及串联谐振。 (3) 破坏发电机产生自励磁的条件,防止参数谐振过电压。


系统发生谐振时,在谐振电压和工频电压的作用下,PT铁芯磁密迅速饱和,激磁电流迅速增大,会使PT绕组严重过热而损坏(同一系统中所有PT均受到威胁),甚至引起母线故障造成大面积停电。因此对发生谐振时,如何快速消除谐振是保证设备安全运行的关键。


串联谐振过电压条件特点


在中性点不接地电力系统中,由于电磁式电压互感器(TV)激磁特性的非线性,当电压发生波动使网络中电抗接近容抗时,便产生谐振过电压。特别是遇有激磁特性不好(易饱和)的TV及系统发生单相对地闪络或接地时,更容易引发谐振过电压。轻者令到TV的熔断器熔断、匝间短路或爆炸;重者则发生避雷器爆炸、母线短路、厂用电失电等严重威胁电力系统和电气设备运行安全的事故。


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