摘要：随着我国不断发展与进步的电网建设，带动了整个网络的灵活、复杂、庞大以及坚强，基于整个电网结构的变化，导致各种不确定性因素的增加，具有多样性的电力系统故障逐渐显现出来，而相对比较频繁的故障就是电力系统谐振，在一定程度上威胁着电网安全，若不及时采取有效应对措施，过于频繁的谐振就会导致电力设备的损坏，严重的还会有发生电力系统事故的可能性。本研究主要分析与探讨电力系统常见谐振现象及其应对方法。

关键词：电力系统 谐振 铁磁谐振

一、铁磁谐振产生的原因及其分析：

1、铁磁谐振产生的原因：

1）、有线路接地、断线、断路器非同期合闸等引起的系统冲击

2）、切、合空母线或系统扰动激发谐振

3）、系统在某种特殊运行方式下，参数匹配，达到了谐振条件

2、串联谐振产生的原因：进行刀闸操作时，断路器隔离开关与母线相连，引发断路器端口电容与母线上互感器耦合满足谐振条件

3、电力系统铁磁谐振产生的原因分析

电力系统是一个复杂的电力网络，在这个复杂的电力网络中，存在着很多电感及电容元件，尤其在不接地系统中，常常出现铁磁谐振现象，给设备的安全运行带来隐患，下面先从简单的铁磁谐振电路中对铁磁谐振原因进行分析。

3.1简单的铁磁谐振电路中谐振原因分析

在简单的R、C和铁铁芯电感L电路中，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，回路保持稳定状态。但当电源电压有所升高时，或电感线圈中出现涌流时，就有可能使铁芯饱和，其感抗值减小，当ωL=（1/ωC）时，即满足了串联谐振条件，在电感和电容两端便形成过电压，回路电流的相位和幅值会突变，发生磁谐振现象，谐振一旦形成，谐振状态可能“自保持”，维持很长时间而不衰减，直到遇到新的干扰改变了其谐振条件谐振才可能消除。

3.2电力系统铁磁谐振产生的条件

电力系统中许多元件是属于电感性的或电容性的，如电力变压器、互感器、发电机、消弧线圈为电感元件，补偿用的并或串联电容器组、高压设备的寄生电容为电容元件，而线路各导线对地和导线间既存在纵向电感又存在横向电容，这些元件组成复杂的LC震荡回路，在一定的能源作用下，特定参数配合的回路就会出现谐振现象。由于铁芯电感的磁通和电流之间的非线性关系，电压升高导致铁芯电感饱，极容易使电压互感器发生铁磁谐振。在中性点不接地系统中，如果不考虑线路的有功损耗和相间电容，仅考虑电压互感器电感L与线路的对地电容Co，当C大到一定值，且电压互感器不饱和时，感抗XL大于容抗XCo。而当电压互感器上电压上升到一定数值时，电压互感器的铁芯饱和，感抗XL小于容抗XCo，这样就构成了谐振条件，下列几种激发条件可以造成铁磁谐振：

a.电压互感器的突然投入;

b.线路发生单相接地;

c.系统运行方式的突然改变或电气设备的投切;

d.系统负荷发生较大的波动;

e.电网频率的波动;

f.负荷的不平衡变化等。

电压互感器的铁磁谐振必须由工频电源供给能量才能维持下去如果抑制或消耗这部分能量，铁磁谐振就可以抑制或消除。在我国6—10KV配电网内，发生互感器引起的谐振过电压情况甚为频繁，每到雷雨季节，熔断电压互感器保险的情况频繁发生。

3.3中性点不接地系统铁磁谐振产生的原因

中性点不接地系统中，为了监视绝缘，发电厂、变电所的母线上通常接有星型接线的电磁式电压互感器，由于接有星型接线的电压互感器，网络对地参数除了电力导线和设备的对地电容Co外，还有互感器的励磁电感L，由于系统中性点不接地，星型接线的电磁式电压互感器的高压绕组，就成为系统三相对地的唯一金属通道。正常运行时，三相基本平衡，中性点的位移电压很小。但在某些切换操作如断路器合闸或接地故障消失后，由于三相互感器在扰动后电感饱和程度不一样而形成对地电阻不平衡，它与线路对地电容形成谐振回路，可能激发起铁磁谐振过电压。电压互感器铁心饱和引起的铁磁谐振过电压是中性点不接地系统中最常见和造成事故最多的一种内部过电压。在实际运行设备中，由于中性点不接地电网中设备绝缘低，线树矛盾以及绝缘子闪烙等单相接地故障相对频繁，一般说来，单相接地故障是铁磁谐振最常见的一种激发方式。

3.4中性点直接接地系统铁磁谐振产生的原因

若中性点直接接地，则电压互感器绕组分别与各相电源电势相连，电网中各点电位被固定，不会出现中性点位移过电压;若中性点经消弧线圈接地，其电感值远小于电压互感器的励磁电感，相当于电压互感器的电感被短接，电压互感器的变化也不会引起过电压。但是，当中性点直接接地或经过消弧线圈接地的系统中，由于操作不当和某些倒闸过程，也会形成局部电网在中性点不接地方式下临时运行。在中性点直接接地电力系统中，一般铁磁谐振的激发因素为合刀闸和断路器分闸。在进行此操作时，由于电路内受到足够强烈的冲击扰动，使得电感L两端出现短时间的电压升高、大电流的震荡过程或铁心电感的涌流现象。这时候很容易和断路器的均压电容Ck一起形成铁磁谐振。

二、从运行操作方面去防止谐振的发生

以上是从设备、技术方面考虑，我们还要从运行操作方面去防止谐振的发生。

1、控制电源电压、降低铁磁谐振的工作点，使Up/Ue≠0.58。

2、注意倒闸操作中的操作步骤。

2.1当参数处在串联谐振范围时，母线停电的操作顺序：先拉母线电压感器，再拉母联断路器，送电时顺序相反;如220kV、110kV带断口均压电容的主开关或母联开关对带电磁式电压互感器的空母线充电时，为防止合上两侧刀闸后因断开电容的耦合作用有可能与空母线电磁式电压互感器产生串联谐振，应先合上开关，后合电压互感器刀闸，如属新安装的电磁式电压互感器投产时应考虑带上互感器对母线充电。

2.2电源向母线升压时，先合断路器，再升压;

2.3当母差保护动作跳闸时，是一条母线停电，也要及时拉开母联断路器的隔离开关或母线的隔离开关。

2.4运行中注意监视备用母线的情况，发现异常，及时进行处理。热备用母线，如发现母线电压又指示时，应首先考虑是否发生了串联铁磁谐振，此时应尽快合上母联断路器;如在系统运行方式和倒闸操作过程中出现了开关断口电容与空母线电磁式PT造成的串联谐振，不管是合开关时出现的谐振过电压，还是拉开关后出现的谐振过电压，最直接有效的办法是迅速拉开或合上主开关或母联开关。如上述措施无法实现时，应迅速汇报调度，合上备用线路开关。由于谐振时电压互感器一次绕组电流很大，应禁止用电压互感器或直接取下一次侧熔断器的方法来消除谐振。

2.5当变压器向空载母线合闸充电时，应将变压器中性点接地或经消弧线圈接地。

2.6系统发生并联谐振时，应瞬间短接开口三角形绕组，有时也可以消除谐振，尤其是分频谐振特别有效。

结论：

随着社会不断向前发展，电网不断扩容，用户不断增加，使得电网逐渐增大，所以为避免电力系统出现谐振，防止由于谐振对电网所造成的危害，作为一名工作人员，一定要与实际工作经验有效结合，采取多种对电力系统谐振进行控制的方法与措施，便于在电力系统工作中能够得以运用与借鉴，在一定程度上提高电力系统工作稳定性以及供电可靠性与安全性。