《高电压技术》课件-第5章 电力系统内部过电压及其限制措施

第5章电力系统内部过电压及其限制措施过电压的分类5电力系统内部过电压内部过电压：由于断路器的操作或发生故障，使系统参数发生变化，引起电磁能量的转化或传递，在系统中出现过电压。若以持续时间长短来区分，一般持续时间在0.1s内的过电压称为操作过电压，持续时间长的过电压则称为暂时过电压。能量来源：电网本身。过电压的幅值和电网的工频电压大致有一定的倍数，通常以系统的最高运行相电压为基础来计算过电压倍数。5电力系统内部过电压引起电力系统中出现内部过电压的主要原因：系统中断路器（开关）的操作、系统中的故障（如接地）以及系统中电感、电容在特定情况下的配合不当。操作过电压是在电网从一种稳态向另一新稳态的过渡过程中产生的，其持续时间较短，而暂时过电压基本上与电路稳态相联系，其持续时间较长。5电力系统内部过电压由于电力系统中存在储能元件的电感和电容，所以出现内部过电压的实质是电力系统内部电感磁场能量与电容电场能量的振荡、互换与重新分布，在此过程中系统中出现高于系统正常运行条件下最高电压的各种内部过电压。内部过电压的幅值与电网的工频电压大致上有一定的倍数关系。一般将内部过电压的幅值Um表示成系统的最高运行相电压幅值（标么值p.u.）的倍数，即Um=Kp.u.5电力系统内部过电压倍数K值与系统电网结构、系统运行方式、操作方式、系统容量的大小、系统参数、中性点运行方式、断路器性能、故障性质等诸多因素有关，并具有明显的统计性。随机变量我国电力系统绝缘配合要求内部过电压倍数不大于下表数值。系统电压等级（kV）500330110～22060及以下内过电压倍数K2.42.75345电力系统内部过电压5.1电力系统工频过电压在正常运行或故障时，电力系统中所出现的幅值超过最大工作相电压、频率为工频（50Hz）或接近工频、持续时间变化范围广的过电压——工频过电压。1.定义5.1电力系统工频过电压工频过电压倍数不大，本身对系统中正常绝缘的电气设备一般没有危险，但由于下列原因，使它成为高压输电中确定系统绝缘水平的重要因素。①伴随着工频电压升高而同时发生的操作过电压会达到很高的幅值，所以工频电压升高将直接影响操作过电压的幅值。②工频电压升高会影响保护电器的工作条件和保护效果。2.特点5.1电力系统工频过电压③工频电压升高使断路器操作时流过其并联电阻的电流增大。④工频电压升高持续时间长，对设备的绝缘及其他运行性能有重大影响。2.特点5.1电力系统工频过电压空载线路电容效应引起的电压升高。不对称短路时正常相上的工频电压升高。甩负荷引起发电机加速而产生的电压升高。3.常见类型5.1电力系统工频过电压1.线路较短(1)等值电路图和相量图一、空载长线电容效应引起的电压升高5.1电力系统工频过电压(1)等值电路图和相量图从相量图看出：由于空载线路的电容效应，空载线路末端电压较线路首端电压有较大的升高。电容效应：在无负载电流的情况下，回路中流过容性电流，于是线路末端将有较大的电压升高。1.线路较短5.1电力系统工频过电压(2)线路距末端x处电压分布2.线路较长5.1电力系统工频过电压式中----系统电源电压

---导线波阻

----系统电源的等效电抗

---光速

---该点到线路终端的距离

---电源角频率

---线路长度沿线路的工频电压从始端开始按余弦规律分布，在线路末端电压最高。则2.线路较长5.1电力系统工频过电压如果系统容量为无穷大，即xL0=0，ψ=0，则：2.线路较长5.1电力系统工频过电压即空载线路末端电压恒比首端电压高，且线路越长，末端电压越高，这种现象称为长输电线路的电容效应，又称为费兰梯效应。线路长度L越长，末端电压升得越高。但由于受线路电阻和电晕损耗的限制，一般不会超过2.9倍。(3)工频过电压的影响因素①与电源容量有关，电源容量越小工频电压升高越严重。②通过补偿电容电流，可削弱电容效应以降低工频过电压。2.线路较长5.1电力系统工频过电压在双端电源的线路中，线路两端的断路器必须遵循一定的操作程序：线路合闸时，先合电源容量较大的一侧，后合电源容量较小的一侧；线路切除时，先切电源容量较小的一侧，后切电源容量较大的一侧。2.线路较长5.1电力系统工频过电压当在空载线路上出现单相或两相接地故障时，健全相上工频电压升高不仅由长线的电容效应所致，还有短路电流的零序分量，也会使健全相电压升高。二、不对称短路引起的工频电压升高5.1电力系统工频过电压对于中性点不接地系统，当单相接地时，健全相的工频电压升高约为线电压的1.1倍，因此，在选择避雷器时，灭弧电压取110%的线电压，这时避雷器为110%避雷器。对中性点经消弧线圈接地系统，在过补偿时，单相接地时健全相上电压接近线电压，因此在选择避雷器灭弧电压时，取100%的线电压，这时避雷器为100%避雷器。二、不对称短路引起的工频电压升高5.1电力系统工频过电压对中性点直接接地系统，单相故障接地时，健全相电压约为0.8倍线电压，对于该系统避雷器的最大灭弧电压取为最大线电压的80%，这时避雷器为80%避雷器。二、不对称短路引起的工频电压升高5.1电力系统工频过电压输电线路传送重负荷时，由于某种原因，断路器跳闸，电源突然甩负荷后，将在原动机与发电机内引起一系列机电暂态过程，造成线路工频电压升高。三、甩负荷时引起的工频电压升高5.1电力系统工频过电压若系统发生单相接地，继电保护动作使线路突然甩负荷，考虑线路的电容效应，则工频过电压可达2倍相电压。我国的运行经验指出，220kV及以下电网一般不需要采取特殊措施去限制工频电压升高。220kV及以上的超高压系统中，与雷闪过电压或操作过电压同时出现时的工频电压升高应限制在1.3～1.4倍以下。三、甩负荷时引起的工频电压升高5.1电力系统工频过电压1.利用并联电抗器补偿空载线路的电容效应电抗器的感性无功功率部分补偿了线路的容性无功功率，相当于减小了线路长度，故降低了末端电压。并联电抗器的主要作用：降低空载线路的电容电流，以降低工频电压的升高。但并联电抗器的设置还涉及到系统稳定、无功平衡、潜供电流补偿、自激过电压及非全相状态下的谐振等问题。因此，并联电抗器容量及安装位置的选择需综合考虑。四、工频电压升高的限制措施5.1电力系统工频过电压2.利用静止补偿装置(SVC)限制工频过电压并联电抗器，若一直接入系统，需消耗系统大量的无功功率，造成不必要的浪费。静止补偿装置，采用了可控硅等先进的电子技术，也可限制工频电压升高，具有时间响应快、维护简单、可靠性高等优点。四、工频电压升高的限制措施5.1电力系统工频过电压2.利用静止补偿装置(SVC)限制工频过电压三个组成部分：①可控硅开关投切电容器组(TSC);②可控硅相角控制的电抗器(TCR);③调节系统。当系统由于某种原因发生工频电压升高时，TSC断开，TCR导通，吸收无功功率，从而降低工频电压。四、工频电压升高的限制措施5.1电力系统工频过电压3.采用良导体地线降低输电线路的零序阻抗故障点健全相电压的升高，主要决定于由故障点看进去的零序阻抗X0与正序阻抗X1的比值。采用良导体地线，可降低零序阻抗，进而降低从故障点看进去的零序与正序阻抗的比值，达到限制工频过电压的目的。四、工频电压升高的限制措施5.1电力系统工频过电压5.2电力系统操作过电压操作过电压：是在电力系统中由于操作所引起的一类过电压。这里的操作包括：正常操作、非正常的故障。5.2电力系统操作过电压操作过电压产生的原因：在电力系统中存在储能元件的电感与电容，当正当操作时或故障时，电路状态发生了改变，由此引起了振荡的过渡过程，则有可能在系统中出现超过正常工作的过电压（操作过电压）。在振荡的过渡过程中，电感的磁场能量与电容的电场能量互相转换，在某一瞬间储存于电感中的磁场能量会转变为电容中的电场能量，则在系统中出现数倍于系统电压的操作过电压。5.2电力系统操作过电压特征：①持续时间比较短。②其幅值与系统相电压幅值有一定倍数关系。③其幅值与系统的各种因素有关，有强烈的统计性。④依据系统的电压等级不同，显示重要性也不同。⑤在超高压系统中，它是决定系统绝缘水平依据之一。5.2电力系统操作过电压常见类型：空载线路合闸过电压切空载线路过电压切空载变压器过电压中性点不接地系统中弧光接地过电压5.2电力系统操作过电压产生原因:在计划性合闸或自动重合闸时，由于系统中储能元件（L、C）存在，状态的改变将引起振荡型的过渡过程。一、空载线路合闸过电压及其限制措施5.2电力系统操作过电压合闸瞬间电源通过电感向电容充电，充电过程是无阻尼的振荡过程。振荡频率1.计划合闸5.2电力系统操作过电压电容上的电压值为：uc是一个以合闸时刻电源电压瞬时值E为轴线，以ω0为角频率的高频正弦等幅振荡。振幅E的数值是个随机量，取决于合闸时刻。最严重情况：当t=0时(合闸时刻），E值为最大值。当t=π/ω0时，ucmax=2Emax。1.计划合闸5.2电力系统操作过电压2.自动重合闸5.2电力系统操作过电压发生单相接地故障，DL2三相跳闸，线路成为带接地故障的空载线路，DL1三相跳闸后，健全相分别在电容电流过零时熄弧，线路上留有残余电压。约0.5秒后，DL1自动重合闸，如果线路上的残余电荷没有释放掉，且健全相中有一相的电源电势达最大、极性与残余电压相反，则该相将出现的过电压幅值为最大情况。最严重情况：重合闸时电源电压恰好与线路残余电压反极性，并且为峰值Em，则重合闸时的过渡过程中最大过电压为：2.自动重合闸5.2电力系统操作过电压Ur——线路残余电压(1)合闸相位合闸相位是随机的，不可能总是在最大值时刻合闸，有一定的概率分布，与断路器合闸过程中的预击穿特性及断路器合闸速度有关。(2)残余电荷合闸过电压大小与线路上残余电荷数值和极性有关。3.影响因素5.2电力系统操作过电压(3)断路器合闸的不同期由于三相线路之间有耦合，先合相相当于在另外两相上产生残余电荷。当未合相在其电源电压与感应电压反极性时进行合闸，则过电压自然就增大。3.影响因素5.2电力系统操作过电压(4)回路损耗损耗主要来源：①输电线路及电源的电阻；②当过电压较高时，线路上出现的电晕。(5)电容效应合闸空载长线时，由于电容效应使线路稳态电压升高，导致了合闸过电压增高。3.影响因素5.2电力系统操作过电压(1)降低工频电压升高降低工频电压升高会使操作过电压下降。目前超高压电网中采取的有效措施是装设并联电抗器和静止补偿装置(SVC)。4.限制过电压的措施5.2电力系统操作过电压(2)断路器触头并联电阻辅助触头DL2先接通，并联电阻R串入回路，经过1

2个工频周期后，主触头DL1闭合，并联电阻短接，完成了合闸过程。4.限制过电压的措施5.2电力系统操作过电压(2)断路器触头并联电阻为了降低过电压，在合闸的不同阶段对R的数值有不同要求。4.限制过电压的措施5.2电力系统操作过电压图

合闸电阻R与过电压倍数K0的关系(3)消除线路上的残余电荷在线路侧接电磁式电压互感器，可在几个工频周期内，将全部残余电荷通过互感器泄放掉。(4)装设避雷器在线路首端和末端装设磁吹避雷器或金属氧化物避雷器。4.限制过电压的措施5.2电力系统操作过电压对于单端电源的线路，正常或事故情况下，在将线路切除时，一般总是先切除负荷，后断开电源，后者操作即为切除空载线路。对于双端电源线路，两端的断路器分闸时间总是存在一定的差异(一般约为0.01～0.05s)，则无论哪一端先断开，后断开的操作即为空载线路的分闸。二、切除空载线路过电压及其限制措施5.2电力系统操作过电压在确定220kV及以下电网绝缘水平时，空载线路分闸过电压是最重要的操作过电压。产生过电压主要原因：断路器电弧重燃。二、切除空载线路过电压及其限制措施5.2电力系统操作过电压1.过电压产生的物理过程线路上的过电压数值计算式：过电压幅值=稳态值+（稳态值-初始值）最严重情况，假定重燃发生在uAB为最大时刻，此时e(t)=Em

此过电压幅值=Em+[Em-(-Em)]=3Em如果继续发生每隔半个工作周期就重燃一次和熄灭一次，则过电压将按3Em，-5Em，7Em，……。二、切除空载线路过电压及其限制措施5.2电力系统操作过电压1.过电压产生的物理过程切空载线路过电压幅值高，持续时间可达0.5～1个工频周期以上，比雷电过电压持续时间长得多。因此，不仅要求高电压开关具有足够的断流容量，而且要求它能通过切空线的试验。二、切除空载线路过电压及其限制措施5.2电力系统操作过电压(1)断路器的性能切除空载线路的过电压，与断路器的性能、电弧重燃的次数、重燃的时刻有关，断路器的性能影响电弧重燃次数。2.影响过电压的主要因素5.2电力系统操作过电压(2)电网中性点的运行方式中性点不接地或经消弧线圈接地系统中，如果三相不同期分闸，将在瞬间形成不对称电路，中性点电位发生偏移，相间电容将产生影响，过电压明显增高。2.影响过电压的主要因素5.2电力系统操作过电压切空线过电压幅值概率曲线１－中性点非直接接地系统２－中性点直接接地系统(3)接线方式的影响增加母线上的出线回路数相当于增加了母线电容，可以降低线路上电压的初始值并吸收部分振荡能量，使重燃时过电压降低。(4)电晕的影响当发生过电压时，线路上产生电晕，电晕损耗将消耗过电压的能量，限制过电压升高。2.影响过电压的主要因素5.2电力系统操作过电压(5)线路侧的电磁式电压互感器由于电压升高引起磁路饱和后阻抗降低，增加了泄流作用，将降低线路上的残余电荷，使过电压较低。2.影响过电压的主要因素5.2电力系统操作过电压220kV切空线过电压倍数K的统计曲线１－无电磁式电压互感器２－有电磁式电压互感器(1)选用灭弧能力强的快速断路器目的是避免发生重燃现象。采用外能式方法灭弧（采用SF6，压缩空气，带压油活塞的少油断路器），切除空载线时可做到不重燃，老式的少油断路器或多油断路器还存在重燃。3.限制切除空载线路过电压措施5.2电力系统操作过电压(2)采用带并联电阻的断路器目的是抑制振荡、减小过电压的数值。3.限制切除空载线路过电压措施5.2电力系统操作过电压先断主触头DL1，将R串入回路：一是泄放残余电荷，二是降低触头间电压，此过程希望R值小。经1.5～2周波，再断开辅助触头DL2，此过程希望R大，电容上分压小，恢复电压小，不易重燃。切除空载变压器、消弧线圈、并联电抗器、电动机等电感性负荷是常见的操作，产生过电压的原因是分断感性小电流时，发生截流现象。三、切除空载变压器过电压5.2电力系统操作过电压1.产生原因空载变压器切除前流过空载变压器的电流很小，当断路器在切除相对很小的空载励磁电流时，使空载电流未到零之前就发生熄弧（空载电流的突然“截断”），由于这一“截断”，使截断前的磁场能量全部转变为电场能量，从而产生空载变压器过电压。三、切除空载变压器过电压5.2电力系统操作过电压电感LT和电容CT储藏的磁场能和电场能分别为：三、切除空载变压器过电压5.2电力系统操作过电压当电容上暂态电压达到最大值UCmax时，这时全部磁场能量转换成为电容的电场能。若略去截流时电容上的能量，则：三、切除空载变压器过电压5.2电力系统操作过电压ZT——变压器的特性阻抗。截流瞬间的I0愈大，变压器激磁电感愈大，则磁场能量愈大；寄生电容愈小，使同样的磁场能量转化到电容上，则可能产生很高的过电压。3.影响过电压因素①断路器性能。切除空载变压器引起的过电压与截流数值成正比，断路器截断电流的能力愈大，过电压就愈高。②变压器的特性阻抗变压器的特性阻抗ZT越大，则过电压愈高。当电感中的磁场能量不变，电容愈小时，过电压也愈高。三、切除空载变压器过电压5.2电力系统操作过电压4.限制过电压措施限制切除空载变压器的主要措施是采用阀型避雷器，避雷器应接在断路器的变压器侧，否则在切空变时将使变压器失去避雷器的保护。在雷雨季节也不能退出运行。如果变压器高低压侧电网中性点接地方式一致，可只在低压侧装阀型避雷器，比较经济方便。三、切除空载变压器过电压5.2电力系统操作过电压1.产生原因电弧接地过电压：中性点不接地的电网，如果发生单相金属性接地，将引起健全相的电压升高到线电压。如果单相通过不稳定的电弧接地，即接地点的电弧间歇性熄灭和重燃，则在电网健全相和故障相上都会产生过电压。四、弧光接地过电压及其限制措施5.2电力系统操作过电压1.产生原因中性点不接地的系统存在两个不利影响作用：①非故障相的对地相电压升至线电压；②引起间歇电弧接地过电压。第二个影响作用，由于间歇电弧接地过电压幅值高，持续时间长，出现概率又相当大，则对这种过电压应充分重视。四、弧光接地过电压及其限制措施5.2电力系统操作过电压1.产生原因中性点不接地系统中单相接地时，电弧接地电流就是流过非故障相对地电容的电流。接地电弧不会自行熄灭，又不会形成稳定持续电弧，而是接地电流过零时电弧暂时性熄灭，随后在恢复电压作用下又重新出现电弧——电弧重燃，而后又过零暂时熄灭，……，即出现电弧时熄灭时重燃，该电弧为间歇性电弧。四、弧光接地过电压及其限制措施5.2电力系统操作过电压1.产生原因这种过电压的发展过程和幅值大小都与熄弧时间有关。存在两种熄弧时间：电弧在过渡过程中的高频振荡电流过零时即可熄灭。电弧的熄灭发生在工频电流过零的时刻。四、弧光接地过电压及其限制措施5.2电力系统操作过电压2.单相接地电路图及相量图四、弧光接地过电压及其限制措施5.2电力系统操作过电压3.分析注意：①应假设某故障相达到最大值时电弧接地，这是最严重情况②掌握某一状态、某一时间下电压初始值、稳态值③过电压的最大幅值可用下面公式估算过电压幅值=稳态值+(稳态值-初始值)四、弧光接地过电压及其限制措施5.2电力系统操作过电压3.分析按工频电流过零时熄弧的理论分析得出的结论：健全相的最大过电压为-3.5Uph，故障相最大过电压为2Uph。在实际情况下，由于过渡过程的衰减、残余电荷的泄漏以及相间电容的限压作用，燃弧相位不等等原因，过电压值应低些。四、弧光接地过电压及其限制措施5.2电力系统操作过电压4.影响因素①电弧熄灭与重燃时的相位。该因素具有很大的随机性，分析结果为电弧熄灭和重燃时的相位对应最严重情况时的相位。②系统的相关参数如考虑线间电容时比不考虑时，在同样情况下的这种过电压要低。四、弧光接地过电压及其限制措施5.2电力系统操作过电压4.影响因素③中性点接地方式若将中性点直接接地，一旦发生单相接地，为单相对地短路，接地点将流过很大的短路电流，不会出现间歇性电弧。但由于接地点流过很大的短路接地电流，稳定的接地电弧不能自行熄灭。四、弧光接地过电压及其限制措施5.2电力系统操作过电压5.限制措施产生原因：电网产生间歇性电弧，中性点有电位偏移。解决方法：最根本的途径就是消除间歇性电弧，可以通过改变中性点接地方式来实现。四、弧光接地过电压及其限制措施5.2电力系统操作过电压①采用中性点直接接地若中性点接地，单相接地故障将在接地点产生很大的短路电流，断路器将跳闸，从而彻底消除电弧接地过电压。目前，110kV及以上电网大多采用中性点直接接地的运行方式。5.限制措施5.2电力系统操作过电压②采用中性点经消弧线圈接地采用中性点直接接地方式虽然能够解决断续电弧问题，但每次发生单相接地故障都会引起断路器频繁跳闸，严重影响供电的连续性。所以，我国35kV及以下电压等级的配电网采用中性点经消弧线圈接地的运行方式。5.限制措施5.2电力系统操作过电压6.消弧线圈及其对限制电弧接地过电压的作用(1)消弧线圈是一个铁芯有气隙的消弧线圈，它接在中性点与地之间。四、间隙电弧接地过电压5.2电力系统操作过电压(2)作用当故障相接地，非故障相电流应包括原先通过的电容电流加上流过消弧线圈上电流，两者相位反向，使接地点电流（称经消弧线圈补偿后的残流）减少到足够少，使接地电弧很快熄灭且不易重燃。①补偿流过故障点的短路电流，使电弧自行熄灭，系统自行恢复正常工作状态。②降低故障相上的恢复电压上升速度，减小电弧重燃的可能性。6.消弧线圈及其对限制电弧接地过电压的作用5.2电力系统操作过电压(3)消弧线圈的补偿度消弧线圈的补偿度是消弧线圈电感电流补偿系统对地电容电流的百分数。根据补偿度的不同，消弧线圈可以处于三种不同的运行状态：欠补偿；全补偿；过补偿。6.消弧线圈及其对限制电弧接地过电压的作用5.2电力系统操作过电压(3)消弧线圈的补偿度①欠补偿：消弧线圈的电感电流不足以完全补偿电容电流，此时故障点流过的残流为容性电流。②全补偿：消弧线圈的电感电流恰好完全补偿电容电流，此时流过故障点的残流为泄露电流。③过补偿：消弧线圈的电感电流不仅完全补偿电容电流且还有数量超出，此时流过故障点的残流为感性电流。6.消弧线圈及其对限制电弧接地过电压的作用5.2电力系统操作过电压通常消弧线圈采用过补偿5%～10%运行。原因：①若原来是欠补偿，随着电网发展，脱谐度将增大，当脱谐度增大时，则失去消弧线圈的作用。②若采用欠补偿，在运行中部分线路可能退出，则可能形成全补偿，产生较大的中性点偏移，可能引起零序网络中产生严重的铁磁谐振过电压。6.消弧线圈及其对限制电弧接地过电压的作用5.2电力系统操作过电压发展过程①正常合闸情况②自动重合闸情况1.空载线路合闸过电压小结影响因素和限制措施(1)合闸相位合闸时电源电压的瞬时值取决于它的相位，相位的不同直接影响着过电压幅值，若需要在较有利的情况下合闸，①需改进高压断路器的机械特性，提高触头运动速度，防止触头间预击穿的发生；②通过专门的控制装置选择合闸相位，使断路器在触头间电位极性相同或电位差接近于零时完成合闸。(2)线路损耗(3)线路上残压的变化——在线路侧接电磁式电压互感器1.空载线路合闸过电压小结影响因素和限制措施装设并联合闸电阻——最有效的措施：合闸过电压的高低与电阻值有关。1.空载线路合闸过电压小结图

合闸电阻R与过电压倍数K0的关系产生过电压主要原因：断路器电弧重燃限制措施①改善断路器的结构，避免发生重燃现象。②断路器加装并联电阻。③利用避雷器保护。④泄流设备的装设。2.切除空载线路过电压小结产生过电压的原因是分断感性小电流时，发生截流现象。影响因素和限制措施①断路器性能：切断小电流的电弧时性能越好的断路器，其切空变过电压的幅值越高。②变压器特性：优质导磁材料应用日益广泛，变压器的激磁电流减小很多；变压器绕组改用纠结式绕法以及增加静电屏蔽等措施，使过电压有所降低。3.切除空载变压器过电压小结影响因素和限制措施③采用避雷器保护④装设并联电阻：在断路器的主触头上并联一线性或非线性电阻，其限值应接近于被切电感的工作激磁阻抗(数万欧)。3.切除空载变压器过电压小结产生原因：电网产生间歇性电弧，中性点有电位偏移。限制措施①采用中性点直接接地方式。②采用中性点经消弧线圈接地方式。4.弧光接地过电压小结5.3电力系统谐振过电压谐振：振荡系统中的一种周期性的或准周期性的运行状态，其特征是某一个或几个谐波幅值的急剧上升。特点：是一种稳态现象，不仅会在操作或事故的过渡过程中产生，而且还可能在过渡过程结束后较长时间内稳定存在，直到发生新的操作或故障，谐振条件受到破坏为止，持续时间长，后果严重。5.3电力系统谐振过电压共振：当策动力的频率和系统的固有频率相等时，系统受迫振动的振幅最大。电路里的谐振：当电路的激励频率等于电路的固有频率时，电路的电磁振荡的振幅也将达到峰值。实际上，共振和谐振表达的是同样一种现象。这种具有相同实质的现象在不同的领域里有不同的叫法而已。5.3电力系统谐振过电压谐振过电压：具有电感电容等元件的电力系统可以构成一系列不同自振频率的振荡回路，当系统进行操作或发生故障时，某些振荡回路就有可能与外加电源发生谐振现象，导致系统中某些部分(或设备)上出现过电压，这就是谐振过电压。5.3电力系统谐振过电压由于系统中的电阻、电容元件可以认为是线性的，而电感则是线性的、作周期性变化的或非线性的。按电感的类型不同，谐振分为：线性谐振参数谐振铁磁谐振谐振的类型5.3电力系统谐振过电压特点：电路中的参数是常数，不随电压或电流的变化而变化。当回路自振频率与电源频率相等时，回路的感抗等于容抗时出现线性谐振，此时过电压最大。一、线性谐振5.3电力系统谐振过电压在电力系统运行中，可能出现的线性谐振：空载长线路电容效应引起的谐振，中性点非有效接地系统中不对称接地故障时的谐振，消弧线圈全补偿时的谐振以及某些传递过电压的谐振。解决方法：在设计或运行时避开谐振范围。一、线性谐振5.3电力系统谐振过电压特点：系统中某些元件的电感参数在外界因素的影响下发生周期性变化。当接有电容性负载，参数配合不当，就可能发生参数谐振。水轮发电机在正常的同步运行时，直轴同步电抗Xd与交轴同步电抗Xq周期性地变化，如果与发电机外电路容抗Xc满足谐振条件，就有可能在电感参数变化的振荡回路中，激发起谐振现象——参数谐振。凸极、隐极二、参数谐振过电压5.3电力系统谐振过电压谐振所需的能量由改变参数的原动机供给，不需要单独的电源；只要回路中具有某些残余的电场或磁场能量，就足以使谐振发生和发展。实际电网中存在一定的电阻，因此要求每次变化所引入的能量必须足够大，才能在补偿电阻能量损耗外，还使回路中的储能愈积愈多，促使谐振的进一步发展。二、参数谐振过电压5.3电力系统谐振过电压影响：威胁电气设备的绝缘和损坏避雷器，而且使电机与其他电源不能实现并列运行。解决方法：发电机投入电网运行之前，进行自激校核。二、参数谐振过电压5.3电力系统谐振过电压特点：电力系统的振荡回路中，由于铁芯电感的磁路饱和引起本身电感值发生变化，因而激发起持续性的较高幅值的铁磁谐振过电压。可以是基波、高次谐波谐振，也可是分次谐波谐振。影响：单相、两相或三相对地电压升高，或低频摆动，引起绝缘网络或避雷器爆炸。也可能产生高值零序电压分量，出现虚幻接地和不正确的接地指示，或在电压互感器上产生过电流，引起FU熔断等现象。三、铁磁谐振过电压5.3电力系统谐振过电压三、铁磁谐振过电压5.3电力系统谐振过电压正常运行条件下，初始感抗大于容抗，电路运行在感性工作状态，不具备线性谐振条件，但当铁芯电感两端的电压有所升高，电感线圈中出现涌流时，就能使铁芯出现饱和，感抗随之减小，当降到wL=1/wC时，满足串联谐振条件，在电感电容两端形成过电压，这种现象称为铁磁谐振。磁路产生基波铁磁谐振的必要条件：三、铁磁谐振过电压5.3电力系统谐振过电压L0——铁芯电感未饱和时的电感值w——基波角频率C——电路电容值只有满足以上条件，伏安特性曲线UL和UC才有可能相交。