铁磁谐振过电压.doc

铁磁谐振过电压
摘要：铁磁谐振过电压是一种常见的内部过电压，多发生在中性点不直接接地的配电网中，但在中性点直接接地的高压电网中，这种事故也常有发生。分析了电力系统铁磁谐振的产生机理，介绍了一些典型的铁磁谐振过电压，以及几种消除铁磁谐振的措施及原理，最后对铁磁谐振的当前研究现状进行了评价，提出今后进一步的研究方向。关键词：电力系统；铁磁谐振；过电压；消谐措施Abstract:Ferroresonanceisaninternalovervoltage,whichalwaysoccursinneutralisolateddistributionnetwork,andsometimesalsooccursinhighvoltagesnetwork.Theresearchdevelopmentsonferroresonanceareanalyzed,includingtheirfundamentalprinciples,characteristicsandsometypicalexamples.Italsointroducesseveraltreatmentsofferroresonanceeliminatinganditsprinciple.Finallythefurtherresearchtrendsareproposed.Keywords:powersystem;ferroresonance;overvoltage;treatmentofresonanceeliminating在电力系统中包含有很多电感元件和电容元件。在开关操作或发生故障时，这些电感和电容元件可能形成不同自振频率的振荡回路，在外加电源作用下产生谐振现象，引起谐振过电压。谐振往往在电网某一局部造成过电压，从而危及电气设备的绝缘，甚至产生过电流而烧毁设备，还有可能影响过电压保护装置的正常工作条件。在不同电压等级、不同结构的系统中可以产生不同类型的谐振过电压。通常认为系统中的电阻和电容元件为线性参数，电感元件则一般有三类不同的特性参数。对应三种电感参数，在一定的电容参数和其它条件的配合下，可能产生三种不同性质的谐振现象。①线性谐振：电感参数为常数，电感值不随元件上的电压或电流的变化而变化。②铁磁谐振：电感元件因带有铁芯会产生饱和现象，电感参数不再是常数，而是随着电流或磁通的变化而变化。③参数谐振：电感参数在外力的影响下发生周期性变化。针对铁磁谐振的产生机理、特征等进行分析，并介绍几种典型的铁磁谐振以及抑制铁磁谐振常见的几种措施，对其研究现状进行评价。1铁磁谐振发生机理分析铁磁谐振是谐振过电压中最常见的，也是最难以预防的。铁磁谐振又分为铁磁电压谐振（串联谐振）和铁磁电流谐振（并联谐振），两种谐振以铁磁电压谐振较为常见。下面以铁磁电压谐振为例，分析铁磁谐振发生的机理。图1（a）为最简单的电阻R、电容C和铁芯电感L的串联电路。设在正常运行条件下初始感抗大于容抗。图1（b）为电路中电压与电流的相量图。设电流是正弦的，并以I·为参考相量。U·L和U·C分别为L和C上的电压。当略去铁损而把线圈的电感用等效电感代替，其等效正弦电压相量即U·L比I·超前90°。当铁芯线圈用等效的非线性电感表示时，其伏安特性与铁磁物质的磁化曲线相似，如图1（c）UL(I)所示。电容上的电压UC=，与电流的关系为一直线关系，如图1（c）UC(I)所示。为简单起见，令R=0，则有E·=U·L＋U·C由于U·L和U·C为反相，故上式可改写为E=△U，△U=｜UL－UC｜在电源电压E一定的条件下，电路出现a、b、c三个平衡点，其中b点是不稳定的。在b点时，回路中电流有任何微小扰动，都会使其倾向a或c两个稳定点中的一个，故b点不成为回路的实际工作点。回路工作在a点时，UL＞UC，整个回路为感性，电感和电容上电压都不高，电流也不大，处于非谐振状态。当工作在c点时，UC＞UL，回路呈容性，电流增大，电容和电感都出现较高的过电压，此时回路处于谐振状态。

在I0点处，等效感抗ωL等于，这与线性谐振相仿，压降和电流将趋于无穷大，但因电感非线性的特点，当I越过I0而继续增大时，等效感抗进一步下降，使得ωL与自动错开，最后到达新的稳定点c点，所以铁磁谐振过电压虽由电感的非线性引起，但其幅值最终又受到非线性所限制，一般不超过电源电压的三倍。2几种常见的铁磁谐振2.1断线谐振所谓断线泛指导线断落、断路器非全相操作以及熔断器的一相或二相熔断。断线的结果可能形成电感电容的串联谐振回路，其中电感是指空载或轻负载变压器的励磁电感等，电容是指导线的对地和相间电容，或电感线圈的对地杂散电容等。在中性不接地的配电网络中，断线谐振出现的比较频繁，并且造成各种后果，即：在绕组两端和导线对地间出电压；