谐振单元（精选7篇）
谐振单元 篇1
0 引言
液晶移相控制单元是利用液晶介电常数可调的性质来实现单元对反射电磁波相位的控制[1]。利用液晶移相控制单元可以用来实现可重构反射阵天线,有源电磁阻抗表面等,正成为近几年的研究热点,很多想法已经被实现:基于液晶反射移相控制单元的波束扫描液晶反射阵天线[2],基于液晶反射移相控制单元的单脉冲液晶反射阵天线[3]等。液晶反射移相控制单元设计的关键是获取随液晶介电常数变化的相位控制曲线和衰减曲线,通常设计的第一步就是利用仿真获取这些曲线。
传统的反射相位控制单元的设计结构包括贴片形,偶极子形等[4]。为了满足可重构天线和有源电磁阻抗表面的设计要求,实现灵活的相位可调,需要单元的调相范围很宽,往往需要采用多频谐振结构来实现[5]。以往的设计经验是使用双层结构的设计[6],但是双层结构要求两层金属贴片的位置必须精确,增加了对反射相位控制单元的加工要求。单层设计包括双方环[6],双十字的结构,这些设计的原理同样是利用内外两层不同尺寸结构的谐振频率不一样,但是在这种单层单元中,两个谐振频率往往差别很大,不能满足谐振频率相近以增加调相范围的要求。文献[7]中提到一种利用三个偶极子结构来实现反射阵天线单元的设计方案。这种结构加工简单,调整灵活,同样可以实现宽范围调相能力,但是损耗较大,最低点的损耗有-10 d B。本文提出一种利用两个偶极子贴片来实现宽带反射移相控制单元的设计,使用这种结构进行仿真,在同样具有450°宽范围调相能力的基础上,最低点的损耗降为-6 d B以下。
1 双偶极子单元结构和仿真方法
1.1双偶极子单元结构设计
如图1所示,双谐振反射移相控制单元由顶层介质板、双偶极子贴片、液晶和底层介质基板构成。两个偶极子谐振长度不同,形成多谐振的单元结构。通常为了形成一定厚度的用于盛放液晶的液晶槽,由介质板做成的垫片作为液晶槽的四壁。聚酰亚胺薄膜被涂在顶层介质基板的下表面和金属基板的上表面,起到在无电压作用下液晶分子的定向作用。这里需要注意的是,为了保证导向膜起到导向的作用,液晶层的厚度需要控制在250 μm以内。为了方便设计,这里采用泰康利TLX-8-0100型介质基板作为顶层介质基板和液晶槽壁的垫片 ,其厚度为10 mil,介电常数 ε= 2.55,损耗角正切tan δ = 0.019 。
液晶分子会随着所加偏置电压的变化而转动。当电压为零时,由于导向膜的作用,液晶分子平行于导向膜;当电压逐渐升高时,液晶分子会向着垂直于导向膜的方向转动;当电压超过一个阈值电压时,液晶分子处于垂直于导向膜的状态。因此液晶的介电常数也会随着液晶的分子取向,即所加偏置电压的大小而变化。
本文在设计中应用了文献[8]中记载的液晶材料MDA-03-2838,这种材料在35 GHz下的介电常数已经被测量:ε⊥= 2.3,tan δ⊥= 0.011,ε∥= 3.1,tan∥= 0.004。
1.2仿真方法选择
正如文献[9]中表述的那样,可以利用一个等效的均匀媒质来代替介电常数各向异性的液晶。对于液晶反射移相控制单元结构设计和仿真过程而言,这种液晶的建模方法在反射幅度曲线和相位曲线获取过程中所引起的误差是可以被接受的。采用这种建模方法,就可以使用传统的反射阵天线的仿真方法对液晶反射移相控制单元进行分析。
传统的使用波导模拟器法对反射移相控制单元的幅相性能进行仿真的方法有两种。一种是使用HFSS中的Floquet模加Master/Slave边界条件的方法[10],这种常用的方法可以模拟无限大周期结构排列的单元对电磁波的反射作用;另一种是采用PEC边界条件和PMC边界条件相结合的方法[11],就是在单元的四壁分别采用两个PEC,两个PMC的边界条件,这种方法也被用来模拟无限大周期阵的反射特性。两种仿真方法结构如图2所示。
图3表示了分别采用两种方法仿真出的反射特性S11的幅度和相位。此时,Lx1=2.1 mm,Ly1=0.5 mm,Lx2=0.1 mm,Ly2=2.35 mm,Lx= Ly=3 mm,D1=0.55 mm,D2=0.75 mm,液晶的介电常数 εLC= 2.3,液晶的损耗角正切值tan δLC= 0.011。
从图3可以得出,这两种方法都对周期性反射移相控制单元结构进行仿真的结果有明显差异。PEC,PMC边界条件的存在所造成的散射会对仿真结果造成一些干扰,利用Floquet模加Master/Slave边界条件的方法弥补了这些不足。此外,使用Floquet模加Master/Slave边界条件可以模拟不同入射角度的情况,因此应优先选用Floquet模加Master/Slave边界条件模拟对天线单元的仿真。
采用Floquet模加Master/Slave边界条件的方法进行仿真需要注意不同入射角情况下仿真出的反射波相位结果的不同。本文在35 GHz采用不同的入射角对模型进行仿真,仿真结果如表1所示。结果显示,随着入射角度的增大,反射相位也会发生变化,这种变化的幅度也会随着入射角度的增大逐渐增大。但如果入射角保持在40°范围内,相位偏差不会超过18°,这表明,采用Floquet模加Master/Slave边界条件的方法对垂直入射的模型进行仿真的结果,可以用于对入射角小于反射阵天线的设计,此时相位偏差不会超过20°。
2 双偶极子单元设计优化
2.1双偶极子单元的工作原理
如图3(a),双偶极子单元结构工作时有两个谐振点:36 GHz,37.8 GHz。不同的谐振状态下单元的工作模式不同,图4是双偶极子型反射移相控制单元两种谐振频率下工作时的电流分布,图4(a)表示的是低频36 GHz谐振时的电流分布,图4(b)表示的是高频37.8 GHz谐振时的电流分布。从图中可以知道,当低频谐振时,是低频偶极子在起作用;当高频谐振时,低频单极子和高频单极子共同起作用,这其中就包含了两个单极子之间的互耦作用。因此,在设计的过程中,不仅要考虑单极子贴片的作用,还要考虑两个偶极子贴片之间互耦的作用。
2.2单贴片单元分析设计
首先对单个反射移相控制单元的各项参数进行仿真设计以确定双偶极子形状单元对电磁波反射特性的影响。单个偶极子单元的结构仿真模型如图5所示。单偶极子结构的谐振频率主要取决于谐振长度,即长度L。随着谐振长度L的增大,谐振频率下降。单偶极子宽度W和单偶极子偏移中心的距离D可能对单元损耗有影响。因此仅对W,D分析确定它们对反射电磁波损耗的影响。这个结构单元分析也是使用Floquet模加Master/Slave边界条件在商用电磁仿真软件HFSS中完成的。
此时,L =2.15 mm,Lx= Ly=3 mm,液晶的介电常数 εLC= 2.3 ,液晶的损耗角正切值tan δLC= 0.011 。图6显示了随着W变化反射波幅度特性的变化规律。随着W的变大,品质因数Q下降,天线单元对反射波的损耗降低。图7给出了频率分别为34 GHz,35 GHz,36 GHz时反射波相位随偏置长度D的变化。结果显示,对于周期结构而言,单元中的单偶极子的位置对反射波的幅相特性影响很小。因此在设计的过程中不用考虑偶极子贴片置于单元的中心位置,应选择尽量大的W,以尽可能地减小损耗。
2.3互耦的影响在设计中的考虑
两个偶极子贴片在工作时不可避免地会产生互耦。互耦不仅仅会对谐振频率产生影响,如果互耦的影响太大,会导致天线结构的品质因数Q增大,损耗将会增大。影响互耦的参数有两个:两个偶极子的谐振长度之差Ly1- Ly2和两个偶极子贴片之间的距离D1+ D2。本文通过仿真对这两个参数对反射相位的影响进行了分析,这些分析也是用商用仿真软件HFSS来完成的。如图8所示,如果保持Lx1=2.35 mm不变,当Lx2由2.15 mm变为2.2 mm时,天线单元的品质因数Q显著升高,损耗下降剧烈。两个偶极子贴片间的距离D1+ D2也会影响单元的反射特性,但这种影响很容易避免,只要D1+ D2大于0.2 mm就可以满足设计的要求。
3 数值仿真结果
经过上述的优化,双偶极子多谐振液晶反射移相控制单元的谐振长度进行优化调整之后的单元结构尺寸为Lx1=0.8 mm,Ly1=2.12 mm,Lx2=0.2 mm,Ly2=2.35 mm,Lx= Ly=3 mm,D1=0.4 mm,D2=0.7 mm。图9和图10给出了采用MDA-03-2838型液晶的反射移相控制单元对反射电磁波的调控能力和35 GHz下的天线设计曲线。图9是液晶介电常数从2.3~3.1之间变化时反射电磁波幅度和相位特性变化规律。随着液晶介电常数的增大,反射移相控制单元的工作谐振频率下降,即可以调控反射电磁波的相位。图10给出的是在35 GHz频率下液晶对反射相位和幅度的调控能力。当介电常数从2.3~3.1之间变化时,天线单元有450°的控制范围,幅度控制在-6 d B以内。
4 结语
本文提出了一种双偶极子多谐振结构液晶反射移相控制单元结构设计,利用等效模型和HFSS中Floquet模加Master/Slave边界条件仿真的方法就可以对采用MDA-03-2838型液晶的反射移相控制单元进行分析。通过仿真偶极子上的电流分布确定两个偶极子的工作原理。通过对单个液晶反射移相控制单元反射特性和单元间互耦的分析,单元被优化设计,并获得了设计所需要的随液晶介电常数变化的反射电磁波相位和幅度的设计曲线。优化设计之后的单元在35 GHz拥有超过450°的相位控制能力和小于-6 d B的损耗,可以满足各种可重构天线和有源电磁阻抗表面的设计要求。
摘要：提出一种双偶极子液晶相位控制单元结构,并对液晶相位控制单元的设计与模型仿真进行研究。首先通过对比两种无限大周期结构的仿真结果,确定液晶相位控制单元的仿真方法。基于该仿真方法,分析了双偶极子多谐振结构的电流分布,从而揭示了相位控制单元的工作原理。基于该工作原理,一种包括单偶极子单元设计和双偶极子互耦影响的设计优化方法被提出。仿真结果显示,经过优化设计后的液晶反射移相控制单元同时拥有小于-6 d B的低损耗和450°的宽调相范围,可以用于设计可重构天线、有源电磁阻抗表面等。
关键词：反射阵天线,液晶,双偶极子,互耦
铁磁谐振原理和反铁磁谐振的方法 篇2
1 铁磁谐振产生的原理
铁磁谐振可以是基波谐振、高次谐波谐振、还可以是分次谐波谐振, 如图下图所示, 是最简单的电阻R, 电容C和铁心电感L的串联电路。假设在正常运行条件下其初始感抗大于容抗 (ωL>1/ωC) , 电路不具备线性谐振的条件, 但是当铁心电感两端的电压有所升高时, 电感线圈中出现涌流, 这就有可能使铁心饱和, 其感抗随之减小, 一直可以降到ωL=1/ωC, 使之满足串联谐振的条件, 在电感、电容两端形成过电压, 这种现象称为铁磁谐振现象。因为谐振回路中的电感和电容不是常数, 回路没有固定的字振频率, 同样的回路中, 既可以产生谐振频率等于电源频率的基波谐振, 也能产生高次谐波和分次谐波, 因此具有各种谐波振荡的可能性是铁磁谐振的重要特点。
铁磁谐振有以下几个主要特点:
1) 对铁磁谐振电路, 在相同的电源电视作用下, 回路可能有不只一种稳定的工作状态, 如基波的非谐振状态和谐振状态。电路到底稳定在哪种状态要看外界冲击引起过度过程的情况。回路处在谐振状态下, 将产生过电流和过电压, 同时电路从感性突然变成容性。
2) 非线性铁磁特性是产生铁磁谐振的根本原因, 但铁磁远见饱和效应本身也限制了过电压的幅值。此外, 贿赂损耗也使谐振过电压受到阻尼和限制, 当贿赂电阻大于议定的数值时, 就不会出现强烈的铁磁谐振过电压。这就可以说明为什么电力系统中的铁磁谐振过电压往往发生在变压器处在空载或轻载的时候。
3) 对串联谐振电路来说, 产生铁磁谐振过电压得必要条件, 因此, 铁磁谐振可以在很大的参数范围内发生。
2 消除铁磁谐振的传统方法
铁磁谐振对电力系统的危害很大, 为了更加有效的防治铁磁谐振的发生, 根据仿真的结果以及对其进行分析的结果, 可以提出以下几种消除谐振的措施:
1) 因为电压互感器PT的励磁特性越好, 越不容易发生铁磁谐振, 所以制造部门应尽量的努力提高产品的质量, 来改善电压互感器的励磁特性。
2) 由于断口总均压电容值越大, 谐振的过电流和过电压也就越大, 所以应该尽量采用断口均压电容值比较小的开关。目前在国外, 有些双断口SF6开关一般不配均压电容, 因此采用这样的一些开关就不会发生铁磁谐振了。
3) 因为谐振电阻越大的电路, 发生谐振的机率越大, 所以可以在高压绕组侧并联一个阻尼电阻, 来减小总电阻值。
3 实际中的消谐措施
上面所提出的这些消除谐振的措施, 在实际运行中已经得到了很好的验证, 而实际上, 在中性点直接接地的配电网中, 还有一些限制电网中电压互感器PT谐振的措施, 以下就是其中的几种:
3.1 改用电容式电压互感器
现在的电容式电压互感器价格较低、运行维护容易, 所以目前在工业发达国家, 72.5Kv及以上电压等级的电力系统, 电压互感器均采用电容式电压互感器;在我国, 在近些年中, 电容式电压互感器 (CVT) 也得到了长足发展, 目前, 更成热销之势。然而, CVT虽然能避免铁心元件与开关断口均压电容串联引起系统的铁磁谐振, 但是CVT内部则存在铁磁谐振和次谐波谐振问题, 影响CVT自身的安全运行一级保护的可靠性和测量精度。从总体上来说, 随着技术的不断改进, 很多变电站还是采用了电容式电压互感器。
3.2 取消断路器上的均压电容
这样从根本上消除了产生谐振的条件。但是该做法影响灭弧室的均压, 降低遮断短路电流的能力, 导致断路器的开断容量降至原来的70%左右。
3.3 电容吸能消谐
在PT次级三相绕组的端部接入稳压电路, 即经三相全波整流电路接入大容量电解电容器来瞬间吸收谐振能量。这样对幅值较高的基频谐振可能比较有效, 但幅值较低的分频谐振往往难以奏效。
3.4 采用光纤式电压互感器
利用新型的光纤式电压互感器, 可以有效的消除铁磁谐振的发生。但由于现在正处于初步阶段, 所以应该要做部分试验来增加对它的了解。当然采用哪些措施能使得系统安全、稳定地运行, 还需要我们根据系统的实际情况进行分析后决定。
4 结语
铁磁谐振的发生是很复杂的, 它可以同时受到很多因素的影响, 因此单纯的采取一种消谐措施是远远不能满足要求的。因此, 为了防止由铁磁谐振而发生的恶性事故, 制造部门应该努力提高产品内在质量, 提高短时间谐振的能力;运行部门则应该对操作人员加强有关知识的培训, 普及铁磁谐振知识, 提高每个调度人员和运行人员对铁磁谐振的识别能力, 掌握正确的处理方法、及时总结经验、避免或缩短操作过程中出现谐振电路的时间、加强操作过程中和操作后的设备检查等。
摘要：铁磁谐振是电力系统中一种内部过电压现象。铁磁谐振过电压是电力系统中的一种非线性共振现象发生时, 系统出现明显的高于额定工作电压而持续时间较长的电压升高和电位差升高而造成的, 使电网的安全运行遭到严重破坏, 人身安全受到严重威胁。因此, 研究铁磁谐振的原理和反铁磁谐振的方法至关重要。
关键词：铁磁谐振,铁磁谐振电压,反铁磁谐振
参考文献
[1]鲁铁成, 陈维贤.配电系统PT引起的铁磁谐振及抑制新方法[J].高电压技术, 1998.
[2]冯平, 王尔智, 马智刚, 王维俊, 施元春.电力系统铁磁谐振的理论分析[A].电工理论与新技术2004年学术研讨会论文集[C].2004.
矿井电网谐振分析与预防 篇3
1 谐振产生的条件及危害性
矿井变压器中心点不允许直接接地, 以免产生较大的接地电流。矿井电网中, 既有感性电流, 又有容性电流, 接地后;
感性电流:IL=U/XL=U/ωL
电容电流:IC=3ωCU
感性电流与容性电流相位相反,
当IL>IC线路线路是感性的;
当IL
当IL=IC线路或接近相等最易发生谐振。
当感性负载接近于容性负载时, 便产生谐振, 可造成熔断器熔断、用电设备绝缘损害、相间短路、母线跳闸、避雷器损坏、电容器爆炸, 甚至会让整个矿井供电系统摧毁, 造成人身安全威胁和较大的经济损失。
2 煤矿电网谐振的种类及典型案例分析
2.1 煤矿电网谐振种类
电网谐振的类型有很多, 总结起来通常有如下几类。
(1) 空载合母线或线路。当空合带电压互感器的母线或线路, 巨大的励磁涌流可能会造成互感器的某一相或两相绕组发生磁饱和。
(2) 断线或者断路器三相不同期操作。当系统出现输电线路断线落地、断路器非全相运行、电压互感器的高压熔断器一相或二相熔丝熔断等情况时, 可能会导致系统中的电感、电容元件形成谐振回路。
(3) 系统发生间歇性弧光接地故障。此时非故障相对地瞬间升至线电压, 而在接地消失后故障相又瞬间恢复至相电压, 导致电压互感器暂态励磁涌流的急剧增大和铁芯的磁饱和, 这类谐振发生的概率最为普遍。
(4) 传递过电压。当系统中发生不对称接地故障或断路器不同期操作时, 将会出现零序电压和零序电流分量, 通过静电和电磁耦合, 在相邻输电线路之间或变压器绕组之间会产生工频电压传递现象, 从而危及低压侧电气设备绝缘的安全, 并且可能与低压侧的电压互感器等铁磁元件组成谐振回路, 有时也会发生从低压侧到高压侧的传递过电压。
(5) 电网补偿回路中的电容器和消弧线圈。在电力系统中, 为了线路中的功率因数, 常常在输电线路的首端、中间或者末端串联电容器补偿装置。当有串联电容补偿装置的线路末端接有空载或轻载变压器时, 由于其励磁电感较大, 在与线路的正序电感相加后, 可与串联电容补偿装置组成谐振回路。另外在某些补偿电网中, 当消弧线圈处于全补偿或接近全补偿时, 如果系统三相对地电容不平衡比较大时, 可能会产生串联谐振过电压。
(6) 雷击或雷电波入侵, 造成系统三相电压升高、电压互感器铁芯饱和。
2.2 煤矿电网典型案例
(1) 间歇性弧光接地诱发的谐振。
2003年6月13日, 淮南某矿变电所6kV二段, 发生电容器爆炸、电压互感器熔断器熔断事故。
原因分析如下。
当天阴雨天气, 空气湿度较大, 矿井变电所正常运行, 在供该矿居民区650架空线路第五号杆处由于瓷瓶老化绝缘性能较低, C相发生间隙性弧光接地, 当C相发生接地后各相间相电压发生变化, 电压升高, 但线电压大小和相位没有发生变化, 电压的对称性也没有遭到破坏, 按照规程规定一点接地后还可以运行允许2h, 便于查找故障, 使井上下重要负荷的供电可靠性提高。但是, 单相接地后, 通过的电流为容性的, 其大小约为原来相对地电容电流的3倍, 这种电容电流不易熄灭, 而周期性的弧光接地会诱发谐振过电压;该事故正是由于这种谐振过电压, 引起该线路上杆电缆处绝缘击穿, 再次对地放电, 再次触发谐振, 这种谐振产生的谐波与原电网上的谐波相叠加产生较高的过电压, 这种过电压对该电网中的其它电气设备绝缘进行损坏击穿, 由于并联电容器的容性阻抗特性, 以及阻抗和频率成反比的特性, 使得电容器容易吸收谐波电流而引起过载热量积聚进而发生爆炸, 650线路电缆头处放电形成BC两相弧光短路跳闸。
(2) 电压互感器、空载变压器、空载线路分合闸等引起的铁磁参数谐振。
2010年5月16日10时13分淮南某矿发生一起高压跳电事故, 造成抽风机30min恢复供电, 主副井停运, 人员在井眼中卡罐2h, 矿井变电所电压互感器炸裂。事后对此次事故进行认真分析排查这是一起电网谐振故障。
事故原因分析如下。
当日9时望井变电所正进行一次线路强制性检修, 约10时5分线路检修完毕, 遥测绝缘正常, 解除地线, 闭锁, 送电;由于该线路空载, 并且电压互感器的激磁特性不好发生饱和, 引发高频谐振, 电压互感器激磁电流上升很快, 形成匝间短路, 电压互感器爆裂, 并且有流质流出, 电压互感器一次熔断器熔断。同时对于由变压器、电压互感器、架空线电容及供电电容器组成的谐振网络, 可以组成一系列不同振荡频率的振荡回路, 这种谐振产生的非正弦瞬变过程中含有一系列的谐波, 加上电网原来已有的谐波, 在某自振频率的谐振过电压。这种谐振过电压又是一种准稳态现象, 其过电压持续时间可能较长, 并且会引发新的谐波过电压条件。这种谐振过电压不断积累迭加, 其过电压可能达到数倍相电压。而运行中的10kV的二段母线, 因谐振过电压波形迭加和终端末梢回波折射效应, 电压峰值更大, 造成终端的穿墙瓷瓶爆炸, 并形成三相弧光短路, 10kV二段母线总开关跳闸, 10kV二段所带母线重要负荷, 抽风机, 副井提升机, 包括井下部分负荷全部掉电, 造成抽风机30min才恢复运转, 人员在罐笼卡罐2h, 井下四处瓦斯超限, 对矿井造成重大的安全威胁。
(3) 开关非全相合闸 (含非同期动作) 或刀闸, 熔断器非全相作引起的基波谐振, 电容传递 (采用电容器串并联补偿时) 产生分频谐振。
2006年7月, 淮南某矿居民区线路发生网络谐振造成该小区大部分在用电器烧坏, 该母线段所带绞车房电机损毁。
事故原因分析:由于该小区是棚户区改造小区, 居民比原有增加负荷也增加, 夏季正值用电高峰, 而变压器还是原变压器, 容量不能满足用电负荷要求, 该变压器一次保险为跌落式熔断器, 变压器在用电高峰时, 熔断器发生两相熔断, 由于供往该小区的线路较长, 电容较大, 变压器在三相非全相熔断的情况下发生谐振, 产生过电压, 经变压器传递给二次侧造成, 低压侧电压升高, 使得电器设备绝缘击穿。
该线路同母线段的绞车电机绝缘被损坏定子线圈短路烧毁, 该段母线总开关跳闸。
3 谐振的抑制及防范措施
综合上述3类典型的事故案例, 在矿井生产中, 消除或减少供电系统发生谐振过电压现象是非常必要的。消除诱发谐振因素和谐波污染, 应该引起高度重视。
在电网中, 既有感性电流, 又有容性电流。
感性电流:IL=U/Xl=U/ωL
电容电流:IC=3ωCU
感性电流与容性电流相位相反,
当IL>IC线路线路是感性的;
当IL
当IL=IC线路或接近相等最易发生谐振。
中心点不接地系统, 抑制谐振措施。
(1) 尽量使容性负载和感性负载参数匹配, 两者参数不能接近。
(2) 消耗谐振能量, 阻尼抑制或消除谐振发生。如在电压互感器高压侧中性点串接电阻器;电网中加装谐波滤波装置和改中性点不接地供电系统为中性点经消弧线圈接地。采用滤波装置能够有效的滤除高次谐波, 同时向电网提供容性无功功率, 提高功率因数, 优化用电环境, 降低线路损耗, 消除谐振过电压对电气设备绝缘的冲击, 延长使用寿命。
(3) 加强煤矿电力系统的监控和完善电力系统监控设施也是很有必要的, 发生谐振后能够及时准确地预警和查找故障点, 避免事故的扩大化, 提高供电的安全与可靠性。
参考文献
[1]邱关源.电路[M].高等教育出版社, 2000:210～216.
一种耦合谐振的天线设计 篇4
传统天线设计时,都会在PA到天线之间加上滤波电路,我们知道,实际上该电路必不可少,但缺点是明显的,削弱了天线的带宽,同时损耗了天线的增益,从PA到天线实际的电路已经很不匹配,本文主要提供耦合思路设计天线,思路具有普遍性,PA出来后就是天线。我们先设计一款U型谐振结构L型单极天线,该天线中心频率位于2.45GHz,相对带宽为18%,通过案例来达到本论文的目的。设计过程分为三个步骤:根据中心频率f0与相对带宽,综合设计出带通滤波器;根据L型天线对单极天线有载品质因数和谐振频率的要求确定天线的具体尺寸;用设计好的单极天线取代带通滤波器最后一级谐振器,这样就完成了U型谐振L型单极耦合天线的设计。
耦合天线设计思路
耦合谐振器设计
我们先设计一款中心频率f0=2.45GHz,相对带宽20%的三阶微带U型带通滤波器。带通滤波器的有载Q值(Qe1Qe2)与耦合系数(k1,2,k2,3)计算公式如下:
其中,g0,g1,g2,g3和g4为切比雪夫低通滤波器元件值;FBW为带通滤波器的相对带宽。这里选取切比雪夫带内波纹系数为0.1dB的低通滤波器元件值,通过查表可以得到相对应的元件值:g0=1.0,g1=1.0316,g2=1.1474,g3=1.0316和g4=1.0。将低通元件值与FBW带入(1)～(4)式可以计算出Qe1=Qe2=5.73和k1,2=k2,3=0.16。
从图1(a)可以看出,U型谐振器臂长为(L1+L2/2),大约λg0/4,λg0为频率2.45GHz处的波导波长,在这里U型宽度W1=1mm,U型臂之间距离L2=2mm。为了确定微带U型谐振器的尺寸,对U型谐振器进行仿真,如图1(a)所示(相对介电常数为4.4,厚度为1mm的FR4介质板)。可以看出,微带U谐振器谐振频率主要由L1长度决定,L1可以初步定为16.1mm。U型谐振器的回波损耗随L1变化如图1(b)所示,这里T取4.6mm。从图中可以看出,随着臂长的增加,谐振频率向低频移动。当L1=17.1mm时,U型谐振器的谐振频率为2.45GHz。
U型谐振器的有载Q值(Qe)主要由馈电的位置T决定。随着T的减小,U型谐振器的Qe值也会变小。对图1(a)所示的结构进行仿真,利用式(5)可以计算出Qe。在这里,参数尺寸为W1=1mm,L2=2mm,
其中,f0表示谐振频率;Δf±90°表示比谐振频率相位高90°与低90°所对应频率的差值。
将馈电位置作为变量,得到Qe随T变化的曲线,如图2所示。从图中可以看出,随着位置T的增大,U型谐振器Qe值也变大。最后,根据Qe=5.73的要求,选取位置T值为4.6mm。
两个微带U型谐振器间的耦合强度是由谐振器之间的间距决定,间距越小,耦合越强,耦合系数越大。采用如图3所示的弱耦合方式进行双端口仿真,根据公式(6)算出耦合系数k。在这里,参数尺寸为W1=1mm,L2=2mm,L1=17.1mm。
其中,fp1和fp2为传输响应中出现的一对谐振峰值,是该谐振结构的本征频率,fp2大于fp1。
运用上面提取U型谐振器耦合系数的方法,将参数g作为变量,从图中可以看出,随着间距g增加,耦合系数变小。最后,根据k=0.16的要求,选取耦合间距g值为0.45mm。
通过上述三步,初步确定带通滤波器的尺寸,其结构图如图4 (a)所示。这里使用软件进行仿真优化,微调尺寸,最终确定滤波器的结构尺寸为:W1=1 mm,W2=1.88mm,L1=17.5mm,L2=2mm,L3=2.66mm,L4=2mm,g=0.5mm。图4(b)为带通滤波器的仿真结果,可以看出滤波器的中心频率为2.45GHz,3dB带宽为20%。
单极天线等效电路分析
在天线设计中,L型天线在起辐射作用的同时,作为带通滤波器最后一级谐振器。因此,在综合设计前需要提取L型天线的等效电路。图5 (b)是图5 (a)中天线结构的等效电路。L型天线是一种变形的单极天线,可以等效为一个串联的RLC谐振电路。图5 (b)中的La、Ca和Ra分别为天线的谐振电感、谐振电容和辐射电阻。此外,由于天线馈电点处地板的不连续性,等效电路中额外增加了一个并联电容Cg,可以使等效电路与天线在更宽的带宽内保持相同的阻抗特征。在这里选择介质基板的相对介电常数为4.4,厚度为1mm。该天线与设计天线具有相同尺寸的地面,分别为L=15.75mm,W=36mm,馈线线宽W1=1.88mm。
在综合设计中,等效电路中辐射电阻Ra可以看作是滤波器的终端负载电阻。串联La Ca电路作为滤波器的最后一级谐振器,因此有:
其中,f0代表带通滤波器中心频率,本设计为2.45GHz。天线的谐振频率fa由L型天线的总长度(L1+L2)决定。由于寄生电容Cg的存在,使得天线谐振频率fa会稍微高于f0。
我们研究天线在2.45GHz的电流分布,发现与馈线相连接的垂直臂上分布的电流最强。因此,谐振电感La与辐射电阻Ra主要由臂长L1决定;寄生电容Cg由垂直臂的线宽W2决定,而与L1无关。从上述分析,当天线频率调整在f0附近时,如果垂直臂长L1确定以后,La、Ca和Ra的值基本上保持不变。为了保持原有的滤波特性,最后一级谐振器应具有与滤波器相同的品质因数。天线的品质因数Qa可以按照公式(8)提取,这里忽略了对寄生电容Cg的
在耦合天线的设计中,如果品质因数Qa通过带通滤波器参数确定后,根据Qa值可以确定L1的值。L1的尺寸确定以后,L型天线的尺寸也就确定了。在这里,L型天线尺寸为L1=17.8mm,L2=9.3mm,W2=2mm。
耦合天线的实现
用2.2节设计的L型天线取代2.1节综合设计的带通滤波器(如图6 (a)所示)的最后一个谐振器,并用一段平行耦合线将两者级联起来就构成了耦合天线(如图6(b)所示)。在这里,平行耦合线相当于导纳变换器,总长度大约等于λg0/4,λg0为2.45GHz处的波长。在设计中,倒L型天线既作为滤波器一个谐振器,同时也作为辐射单元进行辐射,因此耦合天线通带内有三个极点,具有三阶带通滤波器幅频响应,耦合天线结构示意图如图7所示。
(单位:mm)
图8给出了耦合天线与2.2节设计的L型单极天线仿真的回波损耗曲线。比较看出L型天线10dB阻抗带宽仿真结果为330MHz (2.33-2.66GHz);耦合天线的10dB阻抗带宽仿真结果为460MHz (2.23-2.69GHz);耦合天线比L型天线增加了130MHz带宽,并且耦合天线回波损耗曲线通带内形成了三个谐振点,与三阶带通滤波器的回波损耗曲线类似。
按照表1所示尺寸对耦合天线进行加工制作,基板采用相对介电常数为4.4,厚度为1mm的介质基板。图9给出了耦合天线加工的正反面实物图。
通过矢网测试,得到耦合天线回波损耗测试曲线。图10给出了仿真与实际测试的回波损耗随频率变化的增益曲线。从实测结果看到通带内回波损耗-10dB的频带范围为2.3～2.6GHz,中心频率为2.45GHz,相对带宽为20%,与设计值18%接近。在通带内,出现了与仿真曲线对应的三个谐振点,在整个测试频段内,测试的回波损耗曲线与三阶带通滤波器的回波损耗曲线类似。
总结
本文提出用耦合天线设计方法,设计了一款微带U型谐振器和L型天线结构的单极耦合天线,与传统天线相比好处是:L型天线在辐射的同时充当滤波器的最后一级谐振器,省掉了天线电路当中的滤波器等,缩减了成本,同时该天线的增益曲线和回波损耗与滤波器的插入损耗和回波损耗曲线相类似,通带内平坦,增益也很不错。最后,对单极耦合天线进行加工并了实测,结果符合预期,我们通过选取合适的天线耦合走线方式,会设计出很多不同频段及类型的天线。这对我们设计无线接收机的发射接收系统具有很好的应用,能有很好的市场价值。本文虽然完成了一些研究工作,但是由于时间有限,还存在很多有意义的工作有待进一步深入研究,本文设计的耦合天线是基于单个天线单元,如何将思路应用于天线阵列及未来MIMO等设计中是一项很有研究价值的工作,需要进一步深入研究。
浅谈谐振接地技术的应用 篇5
1 消弧线圈的作用原理
消弧线圈是一台带有间隙分段铁芯的可调电感线圈, 其作用是当电网发生单相接地故障后, 提供一电感电流, 补偿接地电容电流, 使接地电流减小, 限制了接地故障电流的破坏作用, 使残余电流的接地电弧易于熄灭;同时也使得故障相接地电弧两端的恢复电压速度降低, 避免接地电弧的重燃, 达到熄灭电弧的目的。当消弧线圈正确调谐时, 不仅可以有效的减少产生弧光接地过电压的机率, 还可以有效的抑制过电压的辐值, 同时也最大限度的减小了故障点热破坏作用及接地网的电压等。
2 消弧线圈的参数选择
2.1电网电容电流的计算
电网的接地电容电流是选择消弧线圈参数的主要依据。电网单相接地电容电流Ic一般可按下列公式进行估算。
(1) 架空线路Ic= (2.7～3.3) ×电网线电压 (kV) ×线路长度 (km) ×10-3
同杆双回线路的电容电流为单回路的1.3～1.6倍。
(2) 电缆线路Ic=0.1×电网线电压 (kV) ×电缆长度 (km)
为了准确掌握电力网的单相接地电容电流, 除了应进行认真的估算以外, 还应进行实际测量, 一般可以根据具体条件采用单相金属接地法或中性点外加电容法、外加电压法、调谐法等方法来进行测量。
3 消弧线圈型式的选用
为了提高消弧线圈的动作成功率, 并减轻运行人员的操作负担, 应优先选用自动跟踪补偿的消弧线圈。虽然投资有所增加, 但可以给运行带来方便, 适应无人值班变电所的发展需要, 而且还能显著提高电网的供电连续性。
若电网中预计有多台消弧线圈并联运行, 则只需少量台数为自动调谐消弧线圈便可满足运行方式改变时电网对自动跟踪补偿的要求, 具体台数可根据电网可能分区运行的情况来确定。
4 消弧线圈台数及安装位置的确定
在谐振接地系统中, 为有效扩大补偿电流的范围, 提高调谐的精度, 方便系统分区运行和增加电网运行的灵活性, 在确定消弧线圈台数和安装位置时应按下列原则进行。
(1) 在电力网内应当避免只装一台消弧线圈, 当电网的电容电流超过50A时, 应当考虑采用两台消弧线圈。电容电流更大时, 则应采用多台消弧线圈。
(2) 在同一电力网中, 应将几台消弧线圈分散装在电力网的各个供电中心, 而不应集中装在一处, 并保证电力网在任何运行方式下, 不致失去消弧线圈补偿。
(3) 消弧线圈宜装于Y/△结线的变压器中性点上, 而不应将消弧线圈接到单相变压器组和Y/Y接线外铁型三相变压器的中性点上。
(4) 对于小电网及发展初期的电网, 安装一台消弧线圈既能满足运行要求, 在经济上也较合理, 只是这一台消弧线圈仍应安装在结点变电所内, 并选用自动跟踪补偿型式。
5 消弧线圈的调节
根据谐振接地原理, 正常运行情况下属电压谐振, 位移度不能过高, 否则影响绝缘寿命;而故障情况下为电流谐振, 残流越小接地电弧越容易熄灭。这两者关系密切, 又互相制约, 是调节消弧线圈的基本原则。人工调节和自动调节的消弧线圈都必须遵守, 方能保证安全运行并提高其动作成功率。
消弧线圈既可以过补偿、又可以欠补偿、甚至在谐振点运行。但是, 必须同时满足中性点位移电压和残流允许值的规定。消弧线圈的调节主要应考虑以下两点。
(1) 使流过故障点的残流应尽量小。因为残流越小, 接地电弧的危害就越小, 有利于电弧的熄灭。但是要想使残流小, 就得将消弧线圈所产生的补偿电流调到接近于电容电流, 此时流过故障点的残流将很小。但是, 此时消弧线圈的电感和系统对电地容组成了振荡回路, 在一定的条件下, 可能发生串联谐振, 使系统中性点和系统电压达到较高的谐振过电压, 危及设备的安全运行。
(2) 在正常运行时, 中性点的位移电压不超过相电压的15%, 故消弧线圈的调节, 应采取过补偿和欠补偿的方式。但在欠补偿运行时, 当电网因故障或其他原因, 使某些线路断开后, 可能构成串联谐振, 产生危险的过电压, 所以, 一般情况下, 不宜采取欠补偿的运行方式, 而应采用过补偿的运行方式。
6 消弧线圈的运行操作
(1) 在系统发生单相接地时, 不得停用消弧线圈, 并应监视其上层油温最高不得超过95℃。同时确保其运行时间不超过铭牌或现场规程规定的允许时间。 (2) 在正常情况下, 可以直接利用消弧线圈的隔离开关进行消弧线圈投入或退出运行的操作但当中性点位移电压超过相电压的50%时如需要将消弧线圈退出运行, 应采用变压器高压侧开关, 将变压器和联接在变压器中性点上的消弧线圈一齐退出运行。 (3) 主变压器和消弧线圈装置一起停电时, 应先拉开消弧线圈的隔离开关, 再停主变压器送电时操作顺序相反。 (4) 调整消弧线圈抽头时, 无论增大补偿或减少补偿, 均应将该消弧线圈退出运行后, 再进行抽头的调整调整后即时投入运行。 (5) 消弧线圈装置运行中从一台变压器的中性点切换到另一台时, 必须先将消弧线圈断开后再切换。不得将两台变压器的中性点同时接到一台消弧线圈上。 (6) 当消弧线圈出现故障需要立即停用时, 不能用刀闸切除带故障的消弧线圈, 必须先停用变压器。
7 结语
通过科学实践和大量的运行数据, 证明了谐振接地在中压电网中是最有效的接地方式, 可以做到瞬间单相接地故障时不断电;单相永久接地故障时不被动;明显降低人身伤亡和设备损坏的概率;并对电网的电力设备均起到了保护作用, 大大提高了电网运行的可靠性, 随着计算机技术和电力电子技术应用到自动消弧线圈装置中, 谐振接地技术不断被优化, 现已成为中压电网中性点接地方式发展的总趋势。
参考文献
[1]沈宗扬, 李润先.6kV～10kV电缆单相接地间歇性电弧不自熄电流下限的试验研究[J].西北电力技术, 1991.
[2]马心良, 毋付安, 李景禄.自动跟踪补偿消弧装置在配电网中的运行[J].电网技术, 1998, 22 (12) .
变电站如何预防铁磁谐振 篇6
关键词：变电站,谐振,预防
电力系统内, 一般的回路都可简化成电阻R, 感抗XL, 容抗1/XC的串联和并联回路.当回路中出现XL=1/XC的情况时, 这个回路就会出现谐振, 在这个回路的电感元件和电容元件上就会产生过电压和过电流。由于回路的容抗在频率不变的情况下基本上是个不变的常数;而感抗一般是由带铁芯的线圈产生的, 铁芯饱和时感抗会变小。因此, 常因铁芯饱和出现XL=1/XC而产生谐振。这种谐振称为铁磁谐振。
在中性点不接地系统, 当系统遭到一定程度的冲击扰动, 从而激发起铁磁共振现象。由于对地电容和互感器的参数不同, 可能产生三种频率的共振, 分别是:基波共振、高次谐波共振和分频谐波共振。
1 各种共振的表现形式
1.1 基波共振
系统二相对地电压升高, 一相对地电压降低。中性点对地电压 (可由互感器辅助绕组测得电压) 略高于相电压, 类似单相接地, 或者是二相对地电压降低, 一相对地电压升高, 中性点有电压, 以前者为常见。
1.2 分频谐波共振
三相电压同时升高, 中性点有电压, 这时电压互感器一次电流可达正常额定电流的30~50倍以致更高。中性点电压频率大多数低于1/2工频。
1.3 高次谐波共振
三相电压同时升高, 中性点有较高电压, 频率主要是三次谐波。
2 铁磁谐振发生的原理
在正常运行条件下, 励磁电感L1=L2=L3=L0, 故各相对地导纳Y1=Y2=Y3=Y0, 三相对地负荷是平衡的, 电网的中性点处于零电位, 即不发生位移现象。
但是, 当电网发生冲击扰动时, 如开关突然合闸, 或线路中发生瞬间弧光接地现象等, 都可能使一相或两相对地电压瞬间升高。如果由于扰动导致A相对地电压瞬间升高, 这使得A相互感器的励磁电流突然增大而发生饱和, 其等值励磁电感L1相应减小, 以致Y1≠Y0, 这样, 三相对地负荷变成不平衡了, 中性点就发生位移电压。如果有关参数配合得当, 对地三相回路中的自振频率接近于电源频率, 这就产生了严重的串联谐振现象, 中性点的位移电压 (零序电压) 急剧上升。
三相导线的对地电压UA、UB、UC等于各相电源电势与移位电压的向量和, 当移位电压较低时向量迭加的结果可能使一相对地电压升高, 另外两相则降低;也可能使两相对地电压升高, 另一相降低。一般以后者为常见, 这就是基波谐振的表现形式。
电压互感器的一组二次侧绕组往往接成开口三角形式, 当线路发生单相接地时, 电力网的零序电压 (即中性点位移电压) 就按比例关系感应至开口三角绕组的两端, 使信号装置发出接地指示。显然在发生上述铁磁谐振现象时, 位移电压同样会反映至开口三角绕组的两端, 从而发生虚幻接地信号, 造成值班人员的错觉。
由模拟试验中得出, 分次谐波谐振时过电压并不高, 而电压互感器电流极大, 可达额定电流的30~50倍, 所以常常使电压互感器因过热而爆炸。基波谐振时过电流并不大, 而过电压较高。高次谐波谐振时, 一般电流不大, 过电压很高, 经常使设备绝缘损坏。
三次谐波电压的产生可以认为是由电压互感器的激磁饱和所引起的。如中性点绝缘的电源对三相非线性电感供电。由于未构成三次谐波电流的通路, 故各相中出现三次谐波电压, 并在辅助绕组开口三角处产生各相三次谐波电压合成电压。当不大的对地电容与互感器并联形成振荡回路, 其振荡回路的固有频率为适当数值时将引起甚高的三次谐波过电压。三次谐波共振的发生, 需要足够高的运行电压, 因为电压低时互感器饱和甚微, 它所含的三次谐波将极校基频情况下的电压升高, 是因为随铁心电感饱和程度不同, 合成导纳可能呈电容性或电感性。回路中电流变化时, 合成导纳的数值和相位将显著变化, 显然随三相线路各相中电压电流数值不同, 各相合成导纳的数值和相位差别将很大, 因而引起中性点位移, 并使某些相电压升高。
在分次谐波谐振时, 三相电压同时升高;在基波谐振时, 两相电压升高, 一相电压降低;在三次谐波谐振时三相电压同时升高。
3 产生的主要原因
3.1 中性点不接地系统发生单相接地、单相断线或跳闸, 三相负荷严重不对称等。
3.2 铁磁谐振和铁心饱和有关, 一般TV铁
芯过早饱和使伏安特性变坏, 特别是在中性点不接地系统中使用中性点接地的TV时更容易产生铁磁谐振。
3.3 倒闸操作过程中运行方式恰好构成谐
振条件或投三相断路器不同期时, 都会引起电压、电流波动, 引起铁磁谐振。
3.4 断开断口装有并联电容器的断路器时,
如并联电容器的电容和回路TV的电感参数匹配时也会发生铁磁谐振过电压, 造成设备损坏。
4 变电站防止发生铁磁谐振的措施
为了消除这种谐波过电压, 在中性点非直接接地的系统中, 可采取下列措施:
4.1 选用励磁特性较好的电磁式电压互感器或只使用电容式电压互感器。
4.2 在电磁式电压互感器的开口三角形中,
加装R≤0.4Xm的电阻 (Xm为互感器在线电压下单相换算到辅助绕组的励磁电抗) , 或当中性点位移电压超过一定值时, 用零序电压继电器将电阻投入1min, 然后再自动切除。
4.3 使用电容式电压互感器或在母线上接
入一定大小的电容器, 使XC/XL<0.01, 就可避免谐振在选择消弧线圈安装位置时, 应尽量避免电力网的一部分失去消弧线圈运行的可能。
4.4 改变操作顺序。如为避免变压器中性
点过电压, 向母线充电前, 先合上变压器中性点的接地开关, 送电后再拉开或先合线路断路器再向母线充电等。采取临时的倒闸措施, 如投入事先规定的某些线路或设备等。
4.5 中性点瞬间改为电阻接地。
5 变电站空母线谐振的特征
5.1 由于三相谐振电路各自独立, 因而谐振可在一相中产生, 亦可在两相或三相中同时产生。
5.2 谐振现象仅局限于变电站内, 对电源系统不产生任何影响。
5.3 谐振波主频率, 最常见的是基波、1/3次分频;其次为1/5次分频和1/2次分频。
5.4 非谐振相的相电压为工频耦合电压, 是
由开关断口电容耦合产生的, 其值取决于母线对地杂散电容、压变激磁电感和断口电容3参数, 一般为0.2~0.6 pu;谐振相的相电压则为工频耦合电压与谐振波电压的迭加。由于铁芯过饱和的缘故, 谐振相相电压中一般都含有相当丰富的高次谐波分量, 因而造成谐振相电压波形的严重畸变。
5.5 除三相三次谐振时电压相序仅具有零序性质外, 所有其它频率的谐振波都具有零序、正序和负序分量。
5.6 谐振相压变的电流, 不论其频率如何,
都呈尖顶状, 且其幅值几乎相同, 说明谐振时铁芯都进入相近的过饱和程度。但谐振电流的有效值是不同的。谐振频率越高, 压变的电流有效值越大, 对压变热稳定的破坏作用就越严重。
5.7 线电压值同谐振相数有关, 亦同谐振波
频率有关, 一般情况下它不等于系统的正常线电压, 且3个线电压之间亦不相等。
5.8 操作开关或刀闸时是否会激发产生谐
振以及产生何种频率的谐振, 往往是随机的, 不同相可能同时产生不同频率的谐振, 还可能从一种频率的谐振自动滑向另一种频率的谐振。
6 结论
一起谐振引发的电网事故分析 篇7
110kV变单母线分段，1#主变、2#主变分列运行(见图1)。
2. 事故的经过和处理过程
(1) 10时47分，该变电所10KVII母A相接地(A0.39 B10.33 C9.98) 。11时18分2#主变低压侧A相避雷器冒烟，I类缺陷，现场要求主变改为冷备用处理，即令现场： (1) 拉开I母上的出线开关，拉开156开关后接地消失; (2) 102开关改冷备用; (3) 合上母联110开关; (4) 合上I母上所有出线开关(含发生接地的156开关)——11时32分后检查母线仍有接地，通知对156线带电查线。待地调将2#主变改冷备用后许可避雷器缺陷处理。
(2) 12时35分，I、II段母线电压不平衡，电压分别为A4.36, B14.35, C13.96，即令现场：拉开156开关，母线电压分别为：A0.44, B10.54, C10.22。13时11分晓店变：1#主变10kV侧A相避雷器烧坏冒烟，I类缺陷，要求主变改为冷备用处理。即令晓店变： (1) 拉开10kV所有开关，发现159线路有接地; (2) 101开关改冷备用。通知对晓峰159线热备用查线。待地调将1#主变改冷备用后许可避雷器缺陷处理。
(3) 14时25分，159线1#杆电缆头A相烧坏，要求隔离。156线某台变烧坏，已经隔离。16时23分1#主变、2#主变相避雷器缺陷处理结束，恢复运方送电。
3. 事故原因
(1)直接原因。
156、159线路同时接地，电压升高，发生谐振是造成2#变压器避雷器击穿的直接原因。
(2)主要原因。
根据公司《配网事故处理细则》，母线接地后通过拉路查找到故障线路，该线路仍保持运行状态，允许带接地运行2小时，这样一方面提高供电可靠性，另一方面方便巡线人员发现故障点。但这样接地故障长期运行，容易造成更大的设备危害，甚至危害人身安全。
(3)次要原因
该变电所建于1976年，属于年代较老的变电所，由于场地和其他种种原因，10kV母线未安装接地变平衡电容电流。当电网发生单相接地故障时，无法提供足够的电感电流进行补偿，造成电容电流过大，这是避雷器击穿的另一个重要原因。
4. 事故技术分析
(1) PT铁芯饱和引起谐振的分析。
中性点不接地系统中, 如果略去线路的有功损耗与相间电容, 仅考虑PT的电感L与线路的对地电容C0 (设以换位为三相平衡) , 则可以表示为图2 (a) 。当C0大到一定值PT不饱和时, XL>XC0, 而当加在PT上的电压大到一定数值时, PT的铁磁饱和, XL
在正常情况下, PT铁芯不饱和，XC0
(2)谐振的激发条件。
(1) 包括互感器在内的空载母线或送电线路的突然合闸, 这使PT的某一相或两相绕组产生巨大的涌流和磁饱和现象。
(2) 由于雷击或其它原因, 线路发生瞬间弧光接地, 使得其它两相瞬间升高至线电压, 而故障相在接地消失后又瞬间恢复至相电压，以致造成暂态励磁电流的急剧增大和铁芯的饱和。
(3) 磁饱和的产生也可能由于另一绕组瞬间传递过来的过电压或者系统运行方式的突然改变, 负荷剧烈波动等所引起的系统电压的强烈扰动。
模拟试验和运行经验表明, 最强烈的激发条件为 (1) , 因此当检修完毕和新设备启动时, 对此应有足够的准备
在此次事故处理过程中, 当电压升至A4.36, B14.35, C13.96时发生了谐振, 需要立即破坏谐振条件, 当即拉开156开关, 防止更大事故的发生。
5. 处理方法和改进措施
(1)消除谐振的一般处理方法。
(1) 采用质量好，技术性能优，铁心不易饱和的电压互感器。
(2) 提高断路器的检修质量，确保合闸操作的同期性，减少操作过电压。
(3) 必要时可采用改变操作顺序，以避免操作过程中产生谐振的条件。
(4) 对在空载母线的充电中产生的谐振，用投入空载线路的方法，以改变其谐振的条件。
(5) 传统采用消谐的措施是在电压互感器的开口三角侧接上一个灯泡，该方法属于较为原始的方法，随着系统容量的增大和电缆线路的增加，实践运行表明该方法的消谐效果不是很明显。
(6) 另一种方法是采用在电压互感器二次侧的开口三角上加装一种可控硅多功能消谐装置，但该方法需要采用外加交流电源，有时由于装置的电子器件发生短路也会影响消谐效果。
(7) 目前使用的另外一种消谐装置是在电压互感器的一次侧中性点上串接LXQ型非线性电阻, 以限制其产生谐振的方法, 由于该方法具有安装简便、结构简单、消谐效果明显的特点, 目前得到广泛的应用, 具有较高的推广使用价值。
(2) 具体改进措施。
(1) 通过现场人员测试, 本次事故发生时, 电容电流远远大于10A, 根据相关设计规程, 需安装接地变。但由于该变电所场地限制, 无空余间隔, 只能将152线路并接至159开关, 腾出152开关间隔位置, 安装DKSC-400/10-100/0.4接地变一台, 降低故障时的电容电流。
(2) 重新修订《配网事故处理细则》接地故障处理相关规定。重新规定如下：当母线发生接地通过拉路查找到故障线路后，该线路保持热备用状态，通知设备主人热备用查线。这样虽然降低了可靠性，但保证了电网和人身安全。
(3) 加强线路设备主人的培训，提高业务素质，在线路发生故障时，加快巡线速度和效率，及时隔离故障点，减少故障对设备的危害。
6. 结语
谐振对10kV中性点不接地系统危害极大，经常会造成电力设备击穿，严重时会造成PT的爆炸，危急人身安全，影响供电可靠性。通过对现实工作中处理的谐振引发的电网事故的详细分析，并进行相应的措施整改，从根本上杜绝谐振的危害。
摘要：在10kV中性点不接地系统中, 谐振现象属于较为常见且危害较大的电网事故。文章通过对一起谐振引发的电网事故进行分析, 剖析谐振的原理, 并提出解决办法和具体的改进措施。
关键词：谐振,电网,事故,处理
参考文献
[1]何明.中性点非直接接地系统中电磁式PT引起的谐振过电压[J].安庆师范学院学校:自然科学版, 2004 (1) .