淺談串聯諧振頻率

串聯諧振是指所研究的串聯電路部分的電壓和電流達到同相位,即電路中電感的感抗和電容的容抗在數值上是相等的,從而使所研究電路呈現純電阻特性,在給定端電壓的情況下,所研究的電路中將出現大電流,電路中消耗的有功功率也大.
1.諧振定義：電路中L、C兩組件之能量相等，當能量由電路中某一電抗組件釋出時，且另一電抗組件必吸收相同之能量，即此兩電抗組件間會產生一能量脈動。
2.電路欲產生諧振，必須具備有電感器L及電容器C兩組件。
3.諧振時其所對應之頻率為諧振頻率，或稱共振頻率，以fr表示之。
4.串聯諧振電路之條件：當XL=XC時，為R-L-C串聯電路產生諧振之條件。
諧振時間電容或電感兩端電壓變化一個周期的時間稱為諧振周期，諧振周期的倒數稱為諧振頻率。所謂諧振頻率就是這樣定義的。它與電容C和電感L的參數有關。
即：f=1/（2*π*√LC），相應的角頻率w=2*π*f=1/√LC。此時感抗等于容抗，即XL=Xc，電路呈純阻性，電路阻抗的模為小。在輸入電壓Ui為定值時，電路中的電流達到大值，且與輸入電壓Ui同相位。從理論上講，此時Ui=Ur=U0，UL=Uc=QUi，式中的Q稱為電路的品質因數。
電路的諧振頻率也稱為電路的固有頻率。由于諧振時電路的感抗與容抗相等，即WL=1/WC，所以諧振角頻率,它只由電路本身固有的參數L和C所決定。
電網中存在大量星形接線的電壓互感器，其一次繞組直接接地，成為電網對地電容電流、高次諧波電流的充放電途徑，當線路接地時，電壓互感器的鐵心線圈相當于與非故障線路對接電容并聯，構成了可能產生諧振的并聯電路，由于相對地電壓升高3-5倍，有可能使得電壓互感器的鐵心出現飽和或接近飽和，阻抗變小，電路中出現容抗和阻抗相等的情況，從而產生了并聯諧振，此時互感器一側的電流大，這樣有可能使電壓互感器的高壓側熔斷件熔斷，或者燒壞電壓互感器，以及電纜爆炸。此種情況往往在變電站投產初期(線路出線回路少)不是很明顯，但隨著線路出線回路的增多(各回線路對地的等值電容量增大，容抗增大)出現諧振的情況較多。另外由于35kV系統為室內開關柜，35kVPT接地點多，一般為4個接地點，這也為發生諧振過電壓提供了條件。