2020年青海国家电网公司招聘考试电气类高频考点： 谐振过电压

2.6  谐振过电压：电网中谐振过电压事故是最频繁的，在中性点直接接地系统和中性点不直接接地系统中都会发生，谐振过电压的持续时间比操作过电压要长得多，它甚至可能稳定存在，一直到发生新的操作，破坏谐振条件时为止。由于谐振过电压的持续性质，它的危害性也较大。
2.6.1  线性谐振：在下图的线性L-C串联电路中，电流。当，即当感抗与容抗相等时，则，和将趋于无穷大（相位相反），即此时在L和C上都将出现非常高的过电压。
可改写为，为上图电路本身的固有自振频率。在实际的L-C串联电路中，只要感抗和容抗在数值上相接近（即电源频率f与自振频率f0相接近），在L和C上的电压都会很高，这种并未谐振而在L和C上出现过电压的效应叫做电感-电容效应。复杂的电感电容电路可有一系列的自振频率，而非正弦电源则含有一系列谐波。只要电路中的自振频率之一与电源的谐波频率之一相等时就会产生谐振。
 
2.6.2  非线性谐振（铁磁谐振）：如果上图中的L为非线性的铁芯电感线圈，则随着流过电感的电流增大，L的电感量由于铁芯饱和将下降。因此，产生谐振的条件为：，其中L0为铁芯未饱和时的电感量。因此，铁磁谐振不象线性谐振那样需要有严格的C值，而是在很大的C值范围内。
l只要满足都可能发生谐振。这是铁磁谐振的第一个特性；
l除了满足之外，要产生谐振还需要一个“激发”因素（例如由于雷击、操作或故障等原因使电压突然升高），使铁芯饱和感抗减小至等于容抗。需要“激发”才会出现谐振，是铁磁谐振的第二个性质；
lC值越大，则产生铁磁谐振所需要的电源电压升高等“激发”因素就越大，C值太大时，出现铁磁谐振的可能性将减小，这是铁磁谐振的第三个特性；
l铁磁谐振时，L和C上的电压都不会象线性谐振时那样趋向无穷大，而是有一定的数值，电感L上的电压由铁芯的饱和程度决定，而电容C上的电压等于电感L上的电压加上电源电压。铁磁谐振过电压幅值一般不会很高，这这铁磁谐振的第四个特性；
l由于在谐振点完全满足电路定理的要求，因此当激发铁磁谐振的“激发”过去后，过电压仍可能长期存在。谐振状态可能“自保持”，这是铁磁谐振的第五个特性；
l一般来说，在非线性振荡电路中电流波形除了工频分量（基波）外，还有高次谐波，甚至可能有分次谐波（例如1/2次、1/3次等）。因此，既可能出现基波谐振，也可能出现高次谐波谐振和分次谐波谐振。到底出现哪种谐振，和电路的固有频率有关，对于非线性L-C串联电路其固有频率并不是固定的，它和铁芯的饱和程度有关，而饱和程度与“激发”程度有关。具有各次谐波谐振的可能性是铁磁谐振的第六个特性；
l在铁磁谐振前感抗大于容抗，电路是感性的。但在基波谐振后（感抗变小），容抗将大于感抗，电路变为容性的。因此，产生铁磁谐振后，电流的基波相角将有180°的转变，这叫做工频电流的“翻相”，这是铁磁谐振的第七个特性。

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《 人民日报 》( 2019年10月29日 01 版)