串联谐振过电压现象及过电压原因分析

电力系统中有许多电感、电容元件，例如电力变压器、互感器、发电机、电抗器等的电感；线路导线的对地与相间电容、补偿用的串联和关联电容器组、各种高压设备的等值电容。它们的组合可以构成一系列不同自振频率的振荡回路，在一定条件下，可能出现持续时间较长的铁磁谐振过电压。本文就某220V变电站所发生的谐振过电压现象,利用铁磁谐振原理和稳定条件，分析产生的物理过程，并提出消谐的一些措施。

一、串联谐振过电压现象

某220V变电所，2001年3月2日进行220KV西母停运的正常检修操作，在220KV倒母线的操作中，当220KV所有进出线倒至东母运行，断开母联断路器后，发生串联谐振过电压。谐振时，220KV西母PT最高电压达407KV，值班员汇报中调后，中调令220KV旁路断路器由东母倒西母，并对旁母充电后，谐振消失，时间持续40min。由于谐振经过断路器断口并联电容器，能量不太大，仅损坏三台互感器未发生爆炸。互感器装有波纹金属膨胀器，事故中膨胀器A、B两相全部顶出互感器。后经试验发现，互感器内部绝缘三相均损坏，二次绕组烧毁。事故时接线见图1。

图中TV为电压互感器，Q为母联断路器断口，CL为并联电容，CB为母线对地电容。该互感器为油浸纸绝缘电磁式，由三只独立的单相互感器组成Yo,yo,d接线。

二、串联谐振过电压分析原理

1、串联谐振过电压分析铁磁谐振

铁磁谐振仅发生于含有铁芯电感的电路中。铁芯电感的电感值随电压、电流的大小而变化，不是一个常数，所以铁磁谐振又称为非线性谐振。

图2为最简单的R、C和铁芯电感L的串联电路。假设在正常运行条件下，其初始状态是感抗大于容抗，即ωL＞1/ωC，此时不具备线性谐振条件。但当铁芯电感两端电压有所升高时，或电感线圈中出现涌流时，就有可能使铁芯饱和，其感抗随之减小，或者，容抗增大，使ωL＝1/ωC（即ω＝ωL＞1/√LC），满足串联谐振条件时，发生谐振，且在电感和电容两端形成过电压，这种现象称为铁磁谐振现象。

因为谐振回路中电感不是常数，故回路没有固定的自振频率;即（ωo非定值）。当谐振频率fo为工频（50Hz）时，回路的谐振称为基波谐振；当ωo为工频的整数倍;如3倍、5倍等）时，回路的谐振称为高次谐波谐振；同样的回路中也可能出现谐振频率为分次（如1/3次、1/5次等）的谐振，称为分次谐波谐振。因此，具有各种谐波谐振的可能性是铁磁谐振的重要特点，这是线性谐振所没有的。