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变压器谐振分类

时间：2019-10-14

所谓谐振是指振荡系统的某一自由振荡频率等于外加强迫频率的一种稳态（或准稳态）的现象，发生谐振的那个谐波的振幅会急剧上升。电力系统包含有许多电感和电容元件（例如变压器、互感器、发电机等的电感，输电线路的对地及相间电容以及各种高压设备的电容等），它们的组合可以构成一系列不同自振频率的振荡回路，因此，在开关操作或发生故障时，电力系统中的某些振荡回路就有可能与外加电源产生谐振现象．导致在系统中的某些元件上出现严重的谐振过电压。电力系统由于电压等级和电网结构不同，可产生不同类型的谐振过电压，按其性质来分，可分为线性谐振、参数谐振和铁磁谐振三种：
(1)线性谐振。线性谐振电路中的参数是常数，不随电压或电流而变化，主要指不带铁芯的电感元件（例如输电线路的电感，变压器的漏感）或励磁特性接近线性的带铁芯的电感元件（例如铁芯中带有空气隙的消弧线圈）与系统中的电容元件形成的谐振。
(2)参数谐振。系统中某些元件的电感参数在外力的影响下发生周期性变化，例如电机旋转时，电感的大小随着转子的位置不同而周期性地变化，当电机接有容性负荷（如空载线路），参数配合不当时，就可能产生参数谐振现象。
(3)铁磁谐振。带铁芯的电感元件由于磁路饱和作用，使回路的电感呈非线性，不再是常数，当满足一定条件时，会与系统电容元件组成谐振回路，产生铁磁谐振过电压。铁磁谐振现象常发生在由空载变压器、电压互感器（正常工作时接近空载）和电容组成的回路中。
母线发生的谐振多为铁磁谐振，其又分为并联铁磁谐振和串联铁磁谐振两种。并联铁磁谐振是指小电流接地系统中，线路、母线等的对地电容与母线电磁式电压互感器（一次中性点接地）的非线性电感组成谐振回路而产生的铁磁谐振，这种铁磁谐振发生的比较多。串联铁磁谐振是指大电流接地系统中，断路器断口电容与母线电磁式电压互感器的非线性电感组成谐振回路而产生的铁磁谐振，可采用合理的倒闸操作顺序来防止这种谐振的发生，例如母线停电时，先拉母线电压互感器的隔离开关，以切断电感，再拉母联断路器，送电时操作顺序相反。
并联铁磁谐振可以表现为基波谐振、高次谐波谐振和分次谐波谐振等几种形式，不同性质的谐振引起的三相电压的变化不同。基波谐振时，一相对地电压降低，另两相对地电压升高且超过线电压，或两相电压降低，一相电压升高且超过线电压；高次谐波谐振时，三相对地电压同时升高且超过线电压；分次谐波谐振时，三相对地电压依次升高，超过相电压，且出现低频摆动，从而使表计指针抖动。串联铁磁谐振的性质大多是工频或分频的，电压的变化可以表现为一相、两相或三相电压超过额定值。母线发生谐振时可能有接地信号发出，有过电压放电响声，由于铁芯饱和将使其绕组中的励磁电流大大增加，可能导致母线电压互感器一次侧熔断器熔断或过热烧损，当过电压很高时，甚至造成绝缘闪络、避雷器和母线电压互感器爆炸等。
(1)铁磁谐振发生时可能会出现接地信号，所以要注意与小电流接地系统单相接地进行正确区分，防止将母线铁磁谐振误判断为接地。小电流接地系统发生单相接地时，接地相电压降低，其他两相电压升高（不超过线电压），若发生金属性接地，接地相电压为零，其他两相升高为线电压，开口三角消谐灯很亮。谐振时，三相电压变化没有非常严格的规律，开口三角消谐灯随谐振程度的不同亮度不同。若电压有两相升高很多（超过线电压），或消弧线圈上无电流，一般为谐振。若电压表有低频无规律摆动现象则可判断为谐振。
(2)发生谐振时，运行人员应及时记录时间，仔细观察电压表计等的变化，检查有无其他异常现象，进行分析判断，汇报调度，在调度的指令下进行处理。
1)当送空母线时发生谐振，尤其是小电流接地系统中母线充电时较易产生谐振，此时应立即送上部分线路。
2)在合上或断开某线路后发生谐振，则应将该线路恢复到原来状态。
3)正常运行时发生谐振，可以送上部分线路或停用部分线路。
4)站内无法消除谐振时，应汇报调度，通过改变运行方式消除谐振。
5)发生铁磁谐振时，运行人员除按规程处理外，瞬间短接电压互感器开口三角形绕组，有时也可能使谐振消除，尤其对分频谐振比较有效。
6)若母联断路器断开，备用母线处于正常热备用的情况下，且母线上无电源，若发现该母线电压表有电压指示，可能是断路器断口电容与母线电磁式电压互感器之间发生了铁磁谐振。如果判明确为发生谐振，应尽快合母联断路器（将电容短接），或拉开电压互感器的隔离开关（切断电感）。
7)因操作不当而引起断路器断口电容与母线电磁式电压互感器产生铁磁谐振，可立即送出一条线路。