线性谐振过电压(Linear Resonance Overvoltage)是指电力系统中,由于电感(L)和电容(C)参数匹配,在特定频率下形成线性谐振电路,导致电压异常升高的一种现象。它属于谐振过电压的一种,区别于非线性谐振(如铁磁谐振)。
线性谐振过电压的产生需满足以下三个条件:
电路中含有电感和电容元件(如输电线路对地电容、变压器励磁电感)。
系统运行频率接近谐振频率(即 ωL=ωC1,此时阻抗)。
存在激励源(如操作过电压、雷击、系统投切等暂态过程)。
根据电路结构,线性谐振可分为:
类型 | 电路特点 | 典型场景 |
---|---|---|
串联谐振 | L、C 串联,谐振时阻抗(Z=R) | 电容器投切时的过电流 |
并联谐振 | L、C 并联,谐振时阻抗 | 长线路对地电容与变压器电感谐振 |
串-并联混合谐振 | 复杂网络中的多谐振点 | 多分支配电系统 |
电压波形为正弦波(与非线性谐振的畸变波形不同)。
过电压幅值较高(可达额定电压的2~5倍)。
持续时间较长(秒级至分钟级,直至谐振条件破坏)。
绝缘击穿:损坏电缆、变压器、避雷器等设备。
保护误动作:导致继电器误判,引发停电事故。
设备过热:谐振电流引发电感或电容元件过热。
方法 | 原理 |
---|---|
改变系统参数 | 调整电感或电容值(如加装并联电抗器、串联电容器)以偏离谐振点。 |
阻尼电阻 | 在谐振回路中串联/并联电阻,消耗谐振能量。 |
中性点接地方式优化 | 采用消弧线圈接地或小电阻接地,抑制不对称接地引发的谐振。 |
避雷器保护 | 安装MOA(金属氧化物避雷器)限制过电压幅值。 |
控制操作方式 | 避免空载线路投切、分相操作等易引发谐振的操作。 |
:长电缆线路的谐振过电压
场景:10kV配电网中,长电缆对地电容(C)与变压器励磁电感(L)形成并联谐振。
现象:系统投运后,母线电压升至15kV(额定10kV),持续数分钟。
解决:在变压器低压侧加装 阻尼电阻,并调整电缆分段长度以改变电容参数。
特性 | 线性谐振 | 非线性谐振(如铁磁谐振) |
---|---|---|
电路元件 | 线性L、C | 含非线性电感(如铁芯电感) |
波形 | 正弦波 | 畸变波形(含谐波) |
激发条件 | 需严格匹配 ωL=1/ωC | 参数范围更广,易自发产生 |
抑制难度 | 较易(通过参数调整) | 较难(需消谐装置) |
线性谐振过电压是电力系统中因 L-C 参数匹配 导致的稳态或暂态过电压,危害设备安全。
预防:破坏谐振条件(调整参数、增加阻尼、优化接地方式)。
实际应用:需结合仿真计算(如EMTP)和现场测试确定谐振点。
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