【文章內(nèi)容簡介】 鐵磁諧振電路中電壓的連續(xù)增減卻可以引起電流的躍變。（２） 對于某一電流電壓值，工作點可能不只一個線性電路中電壓和電流總是單值對應(yīng)的，而在鐵磁諧振電路中一個電源電壓值卻可能和兩個電流對應(yīng)。既然有兩個穩(wěn)定平衡點，那么電路究竟工作在哪一點呢？這要看平衡時怎么建立起來的。如果電源電壓時連續(xù)由零升起到，則工作點將在ａ點；若電源電壓是從較高數(shù)值連續(xù)下降，工作點將在ｃ點。當(dāng)電源電壓為定值，電路經(jīng)開關(guān)突然合閘，由于受到?jīng)_擊度不同，工作點將會不同，沖擊程度高時工作點將在ｃ點，反之將在ａ點。由此可見，穩(wěn)態(tài)工作點不僅取決于電源電壓的大小，而且取決于建立平衡的過程，這是鐵磁諧振電路特有的現(xiàn)象。（３） 共振范圍廣闊線性電路共振僅在很宰的范圍內(nèi)才會產(chǎn)生。鐵磁諧振則在很廣闊的范圍內(nèi)都能產(chǎn)生。圖29 鐵磁諧振伏安特性曲線由圖（29）看出，當(dāng)電容的伏安特與含鐵芯電感的伏安特性相交于一點時，就有產(chǎn)生鐵磁諧振的可能性。如果電容太小，容抗過大，則曲線４的伏安特性比圖（29）中曲線２的還高，則電感和電容的伏安特性沒有相交點；反之當(dāng)電容太大，容抗太小，則曲線５的伏安特性比曲線３的還低，二者也沒有交點。伏安特性沒有交點就意味著不會產(chǎn)生鐵磁諧振。特性２代表鐵芯在線性工作狀態(tài)下的電抗及飽和電抗時，即時，電感的伏安特性和電容的伏安特性就會相交于一點，也就有產(chǎn)生鐵磁諧振的可能性。顯而易見，這比線性電路的共振要廣闊的多。如果再考慮下面提到的不同于電源頻率的諧振，鐵磁諧振電路的共振范圍就更加廣闊了。（４） 諧振的產(chǎn)生還要求有一定的外加電壓值 線性電路的共振與電源電壓值無關(guān)，只要電路參數(shù)互相配合，不管電源電壓的高與低，共振都會產(chǎn)生。與此相反，鐵磁諧振一定要在電源電壓處于一定范圍內(nèi)才能產(chǎn)生。這是因為帶鐵芯線圈的電感是隨電壓的高低而改變的，只有當(dāng)電壓大小合適，電感值才能與電容相匹配，才會發(fā)生諧振。（５） 諧振頻率可以不同于電源頻率實驗表明，鐵磁諧振電路的電流電壓諧振頻率可以是電源頻率（稱為基頻諧振），也可以是電源頻率的整數(shù)倍（稱為高頻諧振），還可以是電源頻率的整數(shù)分之一（稱為分頻諧振）。高頻諧振是容易理解。帶鐵芯線圈是非線性電感，在正弦波電壓作用下，線圈的兩端將產(chǎn)生一系列的高頻電壓，所以它就如同一個高頻發(fā)電機，如電路的電感與電容正好與其中某一高頻電勢匹配就會產(chǎn)生高頻諧振。 無論電源或非線性電感里都不含有分頻電勢，那么又怎么會產(chǎn)生分頻諧振呢？當(dāng)電路的狀態(tài)突然改變（例如合閘或發(fā)生短路）時，總會伴有自由分量，對含電感電容回路，如電路的阻尼率很小，自由分量總是表現(xiàn)為周期性振蕩。在線性電路中，因總是存在阻尼，自由振蕩電流總是要衰減的。對于非線性電路，因疊加原理不再成立，也就是各種頻率的電流電壓是有聯(lián)系的，因此能夠從基波電勢向自由振蕩分量提供能量，如果所提供的能量足以抵消振蕩過程中消耗在阻尼中的能量，則自由振蕩就會長期維持下來而不衰減。自由振蕩分量的頻率是由電路參數(shù)所覺定，不會總是恰巧為電源頻率的整數(shù)分之一，但除非自由振蕩頻率為電源頻率的整數(shù)分之一，就不能由電源向自由振蕩周期性地提供能量，當(dāng)然也就不能使振蕩分量維持下來。由電路參數(shù)決定的自由振蕩頻率又怎會恰巧是電源頻率的整數(shù)分之一呢？這是因為帶鐵芯線圈的電感式可變的，電感的大小隨端電壓的大小而轉(zhuǎn)移，如果工作點的改變，帶鐵芯線圈的電感也自動諧振，如不能出現(xiàn)能量平衡條件，自由振蕩就會趨于消失，分頻諧振就不會出現(xiàn)。（６） 諧振可以是自激性質(zhì)，也可以是它激性質(zhì) 如果不需任何激發(fā)條件，只要電源電壓的大小合適，諧振就會自動出現(xiàn)，則稱此為自激性質(zhì)諧振。反之，光是電源電壓合適還不夠，還需要一定的激發(fā)條件才能出現(xiàn)諧振，則稱之為它激性質(zhì)諧振。 在圖（28）中，當(dāng)電源電壓大于U1，諧振是自激的，若電源電壓小于U1，工作點有a，c兩點，a點是非諧振狀態(tài)，c點是諧振狀態(tài)，當(dāng)電源電壓為U2時，通常要有比較強烈的激發(fā)，才能工作在諧振點c，所以這種諧振是它激性的。一般基波諧振和高次諧波諧振有自激和它激的兩種可能，而分頻諧振卻只能由它激產(chǎn)生，這是因為電源電勢里沒有分頻分量，非線性電感元件在電源電勢作用下只能產(chǎn)生高次諧波電勢而不能產(chǎn)生諧波電勢，所以分頻諧振只能由自由分量轉(zhuǎn)化得來，而自由分量只能在激發(fā)條件下才會出現(xiàn)。通常電網(wǎng)中的電壓互感器都是三相的，它所引起的鐵磁諧振當(dāng)然也是三相鐵磁諧振。由于TV的非線性特性，電感值不是常數(shù)，在交流電源作用下會發(fā)生波形畸變現(xiàn)象，因此回路沒有固定的諧振頻率。同樣的回路中，可以是基波諧振，高次波諧振。也就是分次諧波諧振發(fā)生諧振的頻率f0，實際上是有振蕩回路的等值電感L0和等值電容C0來決定，即 （210） （211）式中為諧振角頻率。電力系統(tǒng)運行和實驗表明，電壓互感器的電感和線路對地電容匹配時，最常遇到的是3次諧波諧振、基波諧振、1/2分頻諧振、1/3分頻諧振。（1）高頻諧振高頻諧振是指:頻振波的頻率大于50HZ。一般為基波奇數(shù)倍，如150HZ、250HZ等高頻諧振多在電源向空載母線合閘時出現(xiàn)，有時當(dāng)變電所的線很短時，也可能產(chǎn)生高頻諧振。這里以三次諧波諧振為例說明高頻諧振，它的頻率是150HZ。（2）基頻諧振基頻諧振是指：諧振波的頻率為50HZ?；l西藏通常表現(xiàn)為二相電壓升高，一相電壓降低。正常運行時三相電壓互感器的特性一樣，三相對地電容也相同，系統(tǒng)工作在對稱狀態(tài)，電壓互感器的中性點和電源的中性點沒有位移。但是，當(dāng)系統(tǒng)受到某種沖擊時，例如斷路器向母線合閘，則因電壓互感器的三相繞組受到?jīng)_擊的程度不同，三相繞組的飽和程度也將各不相同，各相綜合阻抗也就各不相同，從而形成了不平和的三相負荷，導(dǎo)致電源變壓器的中性點發(fā)生位移。（3）分頻諧振1/2分次諧波諧振是指：諧振波的頻率通常約是25HZ。1/3分次諧波諧振是指：諧振波的頻率通常約是17HZ。當(dāng)電路接線有突變時，在線性電路中可以吧過渡過程的電壓、電流分解為兩個部分，強制分量和自由分量。對含有電感和電容的電路自由分量常常表現(xiàn)為自由振蕩的性質(zhì)，此自由振蕩的周期取決于電路的參數(shù)。而在非線性電路中，電路的突變也要伴隨自由分量的出現(xiàn)，這個自由振蕩分量的頻率略等于電源電勢頻率的1/2，它就有可能通過非線性元件的裝換從電源獲得能量，并在穩(wěn)定過程中保存下來。 電壓互感器飽和引起的過電壓只與零序參數(shù)有關(guān)，故導(dǎo)線的相間電容、改善功率因數(shù)的電容器組，電網(wǎng)內(nèi)負載變壓器及其有功和無功負荷對這種電壓都不起任何作用。 由于接地與諧振的故障特征相似，區(qū)分單相接地故障與基波諧振的方法主要是依據(jù)中性點位移電壓的大小，認為基波諧振時零序電壓的值一般比單相接地時高。然而，在許多情況下基波諧振表現(xiàn)為兩相電壓接近于倍，開口三角電壓接近于1倍，即形成所謂“虛幻接地”現(xiàn)象。此時利用TV開口三角零序電壓來區(qū)分工頻諧振和單相接地時不可能的，這也是造成消諧裝置效果不盡人意的主要原因。系統(tǒng)發(fā)生單相接地和諧振接地時都將出現(xiàn)零序電壓。而寫作接地時線路的零序電流很小，只有系統(tǒng)不平衡電流。因為諧振接地，不同于單相接地，系統(tǒng)單相接地時線路的零序電流為電容電流，數(shù)值較大。而諧振接地時，系統(tǒng)并不存在接地點。這可為判斷單相接地和諧振接地的區(qū)別之一。另外當(dāng)發(fā)展諧振接地時，諧振過電壓是一種周期性的交變電壓，常見的頻率有1/2分頻諧振和基頻諧振，其次是1/3次分頻諧振，即有很多情況是諧波諧振，故當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)零序電壓后，如果系統(tǒng)零序電壓為諧波諧振，也可以判定為諧振接地。總的來說當(dāng)系統(tǒng)零序電壓越限后，先對零序電壓進行鑒頻，判斷其所含周波次數(shù)，當(dāng)為分頻時可判斷為諧振；當(dāng)為基頻時，進一步判斷各線路零序電流的大小，當(dāng)各線路零序電流較大時認為是單相接地，否則可以認為是諧振。2．5一般消諧方法的比較限制中性點不接地系統(tǒng)電磁式電壓互感器飽和過電壓方法很多，關(guān)鍵是要將諧振接地與單相接地區(qū)分開。主要的消諧方法有以下幾種：（１） 改善TV的勵磁特性。TV的勵磁特性越好，產(chǎn)生TV諧振的電容參數(shù)范圍就越小。事實上，消除諧振最根本的方法是該用電容式電壓互感器或光纖式電壓互感器。（２） 減少同一網(wǎng)絡(luò)中并聯(lián)TV臺數(shù)。同一電網(wǎng)中，并聯(lián)運行的TV臺數(shù)越多，網(wǎng)絡(luò)總的勵磁特性就越容易飽和，總的伏安特性會變差，TV諧振也就越容易發(fā)生。也就是說，如果連接的線路長度在一臺TV時可能避免一起諧振，但在兩臺或多臺時就肯能進入諧振區(qū)而容易產(chǎn)生諧振。因此，除在電壓側(cè)為了監(jiān)視絕緣而必須將TV高壓側(cè)中性點接地外，其它的TV特別是用戶的TV盡可能不接地。（３） 每相對地加裝電容器。增加對地電容式回路參數(shù)超出諧振的范圍，可避免TV諧振。但一般只適合在農(nóng)村小變電站中應(yīng)用。因為如果系統(tǒng)中有多臺TV中性點接地，則需增裝電容量很大，這種方式則不合適。同時電容越大，接地電流越大。（４） 系統(tǒng)中性點經(jīng)消弧線圈接地。采用這一措施可以完全消除因TV引起的鐵磁諧振，消弧線圈的電感值遠比互感器的勵磁電感小，回路的自振頻率將決定于3 和，由TV引起的諧振也就成為不可能。而且，還可以限制流過TV的大電流，使TV熔絲不被燒毀。但在實踐中，由于不適當(dāng)操作或某些倒閘過程會導(dǎo)致局部電網(wǎng)在中性點不接地方式下臨時運行，所以這種系統(tǒng)也曾經(jīng)發(fā)生過TV諧振。此外，消弧線圈自身的維護和整定還需要不斷完善。（５） 系統(tǒng)中性點改為經(jīng)電阻接地的運行方式。中性點經(jīng)電阻接地可以限制諧振時的過電壓水平，減小諧振產(chǎn)生的肯能性。在互感器開口三角繞組端口接電阻，當(dāng)諧振時消耗能量，限制諧振過電壓。中性點經(jīng)電阻接地可以降低過電壓水平。（６） TV高壓側(cè)中性點串接單相TV接地。該方法中串入的電阻實際上等價于每相對地串接，也就是在諧振的串聯(lián)諧振回路中串入電阻。此電阻可增大系統(tǒng)阻尼，消耗諧振的幅度和能量。雖然電阻值越大，抑制諧振效果越好，但阻值太大會影響系統(tǒng)接地保護的靈敏度，電壓互感器中性點電位要抬高，有可能超過絕緣電壓互感器中性點的絕緣水平。采用這種接地方式，在系統(tǒng)發(fā)生單相接地或其它原因造成相電壓升高時，零序電壓按三相TV和單相TV的零序阻抗分。由于三相TV開口三角接成短路后零序阻抗極小，零序電壓幾乎全部分在單相TV上，分在三相TV上的電壓不具有諧振激發(fā)條件，故不會發(fā)生西藏過電壓，但是為了不使變電站中性點串單相TV失去作用，采用這種方法時，中性點不應(yīng)接地（７） 在TV高壓側(cè)中性點串接電阻接地。這種方法起到零序阻尼的作用。由于其阻值較大，使通過TV繞組的電流受到限制，從而降低了TV的飽和程度。對于消除諧振，降低諧振電流由明顯的作用。缺點是電阻太大，會使開口三角電壓太低，影響及誒的指示靈敏度以及保護裝置的正確動作，另外阻值的選擇還受到中性點絕緣水平的限制，如果電阻太大，相當(dāng)于電網(wǎng)單相接地時，大部分零序電壓降落在電阻上。開口三角繞組出零序電壓就太低，失去保護作用。若電阻趨向于零，則互感器中性點直接接地等于沒有限制措施。在單相接地及消除瞬間，電阻上會出現(xiàn)高電位，因此對中性點弱絕緣的TV不適用。（８） TV二次側(cè)開口三角繞組接阻尼電阻。對正常的運行沒有影響，電阻越小消諧效果越明顯。當(dāng)開口三角繞組的阻尼電阻為零時，即將開口三角形繞組短接，則TV三相電感值就變成漏感，其數(shù)值三相相等，TV飽和過電壓也就不存在了。但在單相持續(xù)接地時，不僅電阻必須吸收較大能量，開口三角繞組也必須具備足夠大的容量。這類消諧措施對非諧振區(qū)域內(nèi)流過TV的大電流不起限制作用。（９） 電壓互感器高壓側(cè)中性點經(jīng)大電容接地措施。這種方式能正確區(qū)分諧振和單相接地或弧光接地。有選擇的短接互感器揩油三角繞組。即當(dāng)發(fā)生鐵磁諧振時，短接開口三角繞組，消耗能量限制諧振。（１０） 開口三角繞組加裝消諧裝置。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生諧振時，以前的解決方法有在TV上串接200500W燈泡進行衰減。這種措施主要靠白熾阻絲的電阻阻尼來消除諧振的，白熾燈的電阻絲存在冷態(tài)電阻和熱態(tài)電阻差異較大的問題。這樣在發(fā)生第一次諧振時，由于白熾燈的電絲處于冷態(tài)，電阻很小，可以較好的起到消諧作用。但此后電阻絲已經(jīng)處于熱態(tài)，電阻變得很大，若再發(fā)生諧振，則無法再進行有效消諧。由于這種措施存在消諧的不穩(wěn)定性，所以在配電網(wǎng)中用的越來越少。后來，發(fā)展了一種模擬式消諧裝置，由于本身不具有智能特色，所以，不僅常在弧光接地時引起誤動作，而且只能消除某一特定頻率的諧振，不能得到推廣應(yīng)用。以上措施對限制諧振都各有利弊，要么消諧效果不好，要么額外增加設(shè)備，增加電網(wǎng)節(jié)點，也就增加了電網(wǎng)的不穩(wěn)定性的幾率。方法3中的阻尼電阻接于三角繞組兩端，對正常運行無影響，且電阻越小消諧效果越明顯。裝置的接線圖如圖（31）所示圖31 裝置接線圖如圖（31）所示，消諧裝置接在TV的開口三角處。當(dāng)電力系統(tǒng)正常運行時，理論上TV開口三角處零序電壓為零，一旦發(fā)生鐵磁諧振或者單相接地，TV開口三角處就伴有不同數(shù)值的零序電壓。該裝置將對電壓互感器開口三角繞組電壓即零序電壓進行不間斷地循環(huán)檢測，在電力系統(tǒng)正常工作情況下，該電壓為零（即設(shè)定小于15V即為零），裝置內(nèi)的大功率消諧元件處于阻斷狀態(tài)，對系統(tǒng)無任何影響。當(dāng)系統(tǒng)處于異常時，本裝置對電壓互感器開口三角電壓進行數(shù)據(jù)采集，通過數(shù)字測量、消除干擾等技術(shù)處理，然后對數(shù)據(jù)進行分析、計算、診斷當(dāng)前的異常工況。如果是某種頻率的諧振，起動消諧電路，是諧振在強大的阻尼下迅速消失，同時裝置給出指示。諧振消除后，CPU作相應(yīng)的記錄、存儲，并自動顯示，記錄有關(guān)諧振信息（包括發(fā)生時間、頻率、幅值等）。最后，裝置返回到初始狀態(tài)，并繼續(xù)檢測開口三角電壓。裝置硬件的結(jié)構(gòu)框圖如下圖（32）所示，它可以劃