对以电磁式电压互感器为谐波源的谐波谐振的分析
浅析电压互感器铁磁谐振解决方案
浅析电压互感器铁磁谐振解决方案电压互感器是变压器的一种，用于测量高压电网上的电压，是保护设备中的重要组成部分。
在实际应用中，电压互感器的铁磁谐振问题一直是困扰电力行业的一个难题。
铁磁谐振是由于电压互感器铁芯在高电压下的变压器操作中出现的一种现象。
本文将对电压互感器铁磁谐振问题进行浅析，并提出一些解决方案。
铁磁谐振是由于电压互感器铁芯在高电压下工作时，其磁化特性和线圈特性之间的非线性作用引起的。
当电压互感器处于高压状态时，铁芯中的磁通量会出现非线性变化，导致铁芯和线圈之间发生磁谐振，引起电压互感器的工作不稳定，影响保护系统的可靠性。
铁磁谐振不仅会导致电压互感器输出信号的失真，还会对保护装置产生误动作，给电网带来安全隐患。
针对电压互感器铁磁谐振问题，我们可以采取以下解决方案来进行处理：1. 优化设计铁芯结构：通过优化设计电压互感器的铁芯结构，可以减少铁芯的非线性特性，降低铁磁谐振的发生概率。
可以采用高磁导率且具有低磁滞特性的材料来制作铁芯，减少铁芯的磁滞损耗，提高铁芯的工作稳定性。
2. 采用谐振阻尼器：在电压互感器中加入谐振阻尼器可以有效地抑制铁磁谐振现象的发生。
谐振阻尼器可以通过改变电路参数来调节线圈的谐振频率，使其与铁芯的谐振频率不一致，从而避免谐振现象的发生。
3. 控制电路技术：通过采用先进的控制电路技术，可以对电压互感器的输出信号进行有效地滤波和校正，使其满足保护装置的要求，提高保护系统的可靠性。
4. 加强监测和维护：加强对电压互感器的监测和维护工作，及时发现和解决铁磁谐振问题，可以有效地提高电压互感器的工作性能和可靠性。
电压互感器铁磁谐振问题一直是电力行业的一个难题，需要通过优化设计铁芯结构、采用谐振阻尼器、控制电路技术和加强监测维护等多种手段来进行解决。
只有通过不断的技术创新和改进，才能提高电压互感器的工作稳定性和可靠性，保障电网的安全运行。
谐振
在正常运行状态下电压互感器励磁感抗很大，其数值范围在MΩ级以上且各相对称。C0数值视线路长短而定，线路愈长容抗愈小，即以一公里线路而言其每相对地电容约0.005uF ，故其容抗小于1MΩ，所以整个网络对地仍呈容性且基本对称，电网中性点的位移电压很小接近地电位。但电压互感器的励磁电感随通过的电流大小而变化，其Ui特性如图2所示。
在实际运行中除单相永久性接地外，更多发生的是单相瞬间接地，瞬间故障消失后有时系统即稳定于正常状态，有对却转为谐振状态。在永久性接地故障下能较长时间运行的电压互感器能不能保证瞬间接地（或系统操作）时不产生谐振或保证在谐振状态下也能较长时间运行呢?对此我们做过一些粗浅的估算。比如JDJ—35型电压互感器其最大容量约I000VA左右，即在极限负荷额定相电压下时，一次电流约0.05A，如果在线电压下空载电流即达此数值，这是激磁阻抗约0.7MO，以35KV线路对地容抗每相每公里0.5MΩ考虑，XC/XL<0.0I时才能避免谐振的发生，若达到此条件在使用单组电压互感器的情况下线路长度须超过7Km，若系统中有两组电压互感器则线路长度须超过140Km，才能脱离谐振区域。如果不满足上述条件谐振的可能性总是存在的，可见即使在线
关键词:电压互感器 铁磁谐振过电压技术措施
一、概述
在电力系统中，由于变压器、互感器等含铁芯元件的非线性电感元件与系统中电容串联可能引起铁磁谐振过电压故障较多， 对电力系统安全运行构成危害。在中性点不接地的电力系统中，电磁式电压互感器引起的铁磁谐振过电压是常见的且造成事故较多的一种内部过电压。这些事故既损坏了设备又造成对用户停电，给电网安全运行带来严重影响。为此，着手防止谐振过电压的产生，以此从根本上消除这些谐振或者采取有效的阻尼措施。
2、其余两种方案其实质是一样的，都是利用电阻的阻尼作用增大零序回路的损耗防止和限制
5.25电磁式电压互感器引发铁磁谐振原因及消谐措施分析
电磁式电压互感器引发铁磁谐振原因及消谐措施分析近年来，在35kV及以下中性点不接地系统中，电磁式电压互感器饱和引发的铁磁谐振过电压，熔断压变熔丝，烧毁电压互感器，甚至是系统事故案例恨多。
那么，一起了解下系统中的电压互感器有什么作用？电压互感器主要是用来给测量仪表和继电保护装置供电，用来测量线路的电压、功率和电能等，对电力系统很重要。
根据电压互感器行业市场运行的数据现状，了解到配电网电压互感器使用类型占比如下图。
由于电磁式电压互感器存在铁芯，在励磁特性曲线中，当施加的励磁电流增加，而激励出电压值增加幅度较小或不变，出现拐点。
即随着励磁电流的增加，激励出的电压变化很小或不变（在这过程中电感是下降），称为PT的饱和特性。
电压互感器的空母线突然合闸、系统发生单相接地故障。
在这两种情况下,电压互感器一次电流都会出现很大的励磁涌流;使电压互感器一次电流增大60倍左右,造成电压互感器饱和，从而诱发电压互感器产生过电压。
电压互感器发生铁磁谐振时系统的线电压指示不变,还可能引起其高压侧熔断器熔断,造成继点保护和自动装置的误动作，不仅会给电压互感器造成损害，严重时还可能影响电网安全运行。
通常情况下发生铁磁谐振时会产生以下危害：（1）在一次熔断器尚未熔断时;可能使电压互感器烧毁。
（2）在一次熔断器熔断时,则无法读取系统的正确电压值。
系统发生铁磁谐振，通常采用以下消除措施：（1）当只带电压互感器的空载母线产生基波谐振时;应立即投人一个备用设备,改变电网参数,消除谐振。
（2）当发生单相接地产生电压互感器分频谐振时,应立即投人一个单相负荷。
由于分频谐振具有零序性质,故此时投人三相对称负荷不起作用。
（3）铁磁谐振造成电压互感器一次熔断器熔断或电压互感器烧毁，应加装KLMP系列流敏型消谐器和KLMP系列微机消谐装置，消除铁磁谐振，使电压互感器的正常运行。
综上可知，35kV及以下中性点不接地系统中，选用全绝缘电磁式电压互感器加装KLMP系列流敏型消谐装置，有效防止铁磁谐振过电压，确保设备安全运行。
浅析电压互感器铁磁谐振解决方案
浅析电压互感器铁磁谐振解决方案电压互感器铁磁谐振问题一直是电力系统中一个比较棘手的问题，铁磁谐振会导致电压互感器的输出不稳定，甚至损坏整个电气设备。
为了解决这一问题，电力系统工程师们一直在探索各种解决方案。
本文将从电压互感器铁磁谐振的原因分析入手，探讨一些解决方案，并分析它们各自的优缺点。
我们来看一下电压互感器铁磁谐振的原因。
铁磁谐振是指在电力系统中，由于互感器铁芯受到谐振电容的作用，导致电压互感器输出端的短路电流急剧增大，进而引起互感器的过热、损坏甚至整个系统的故障。
其主要原因有两点：一是电力系统中的负载变化和电容负载的存在；二是电压互感器的设计和设置不当。
针对电力系统负载变化和电容负载的存在，可以采取以下解决方案之一：1.增加电压互感器的阻尼通过在电压互感器的二次侧串联阻尼电阻来提高系统的阻尼比，减小谐振电容对电压互感器的影响，从而抑制铁磁谐振的产生。
这种解决方案的优点在于成本低廉、易于实施，但缺点是阻尼电阻会降低电压互感器的测量精度。
2.在谐振电容上串联电阻在谐振电容上串联适当的电阻，减小谐振电容的充电速度，降低谐振电流的峰值，从而解决铁磁谐振问题。
这种解决方案的优点是能够有效抑制铁磁谐振的产生，但需要对系统进行重新设计，成本较高。
在实际工程中，通常会综合考虑以上各种解决方案，采取多种措施来解决电压互感器铁磁谐振问题。
可以同时增加电压互感器的阻尼和在谐振电容上串联电阻，或者优化电压互感器的设计并调整设置参数。
除了上述提到的解决方案之外，还可以考虑使用数字电压互感器来替代传统的模拟电压互感器。
数字电压互感器采用数字信号处理技术，不仅能够实现更高精度的电压测量，还能够通过数字滤波技术有效抑制谐振电流，从根本上解决铁磁谐振问题。
但数字电压互感器的成本较高，需要配合数字保护装置使用，对系统的要求也较高。
电压互感器铁磁谐振问题的解决方案需要综合考虑电力系统的实际情况、成本和技术可行性。
在实际工程中，工程师们需要结合具体情况，选择合适的解决方案，确保电压互感器能够稳定可靠地工作，为电力系统的安全运行提供保障。
电磁式电压互感器铁磁谐振产生及治理方法
电磁式电压互感器铁磁谐振产生及治理方法摘要：电磁式电压互感器大量应用于35kV及以下中性点不接地电力系统中，铁磁谐振在电力系统中的频发导致电磁式电压互感器烧损，严重时甚至发生爆炸事故。
本文主要针对某330kV变电站发生铁磁谐振导致电磁式电压互感器烧损并进一步导致主变进区短路使主变绕组烧损进行分析，且对电压互感器发生铁磁谐振的原因及防止措施提出可行性意见，保证电网安全稳定运行。
关键词：电磁式电压互感器、铁磁谐振、消除措施1、引言随着电网高速发展，电磁式电压互感器作为保护与计量设备广泛应用于35kV 及以下电压等级的中性点不接地系统中。
但系统中发生单相接地故障或者开关开断操作时，电磁式电压互感器等电磁元件与电网系统中电容元件以及线路对地电容等形成谐振回路，系统中产生能够激发铁磁谐振的谐振频率。
变电站35kV及以下系统大量安装电磁式电压互感器，然而由于电磁式电压互感器电磁特性，经常发生铁磁谐振，导致电压互感器烧损，严重时甚至发生爆炸事故。
本文结合实际事故进行原因分析，并提出相应的预防治理措施。
2、事故现象及初步结论2.1 事故发生过程某日03时10分40秒，某330kV变电站#1主变低压侧35kV#1电容器#3561开关动作合闸，#1主变三侧电压无异常。
03时25分19秒030毫秒，35kV#1电容器#3561开关动作分闸，#1电容器组退出运行，35kV I段母线三相电压发生畸变，故障录波显示最大电压幅值达到56kV如图1所示。
35kV#1电容器、#2电容器、#1所用变保护报频率异常、装置报警。
该过程持续到03时48分52秒910毫秒，故障持续时间为23分34秒。
图1 #1电容器组退出运行后电压开始畸变03时49分24秒794毫秒，#1主变35kV侧C相电压互感器断线，发生35kV I母C相单相接地故障，35kV#1电容器、#2电容器、#1所用变保护报频率异常、03时49分24秒814毫秒，#1主变保护装置运行异常。
浅析电压互感器铁磁谐振解决方案
浅析电压互感器铁磁谐振解决方案电压互感器是电力系统中常用的一种测量电压的设备，通常将高压侧的电压信号通过变比转换成低压侧的信号输出，以便送入电力系统的各种保护、计量、控制设备中使用。
然而，在实际应用中，电压互感器的铁磁谐振问题常常导致电压互感器输出异常、测量误差严重等问题，危害电力系统的稳定性和安全性。
为此，本文将对电压互感器铁磁谐振解决方案进行浅析。
电压互感器的铁磁谐振是由于其高压绕组与低压绕组之间具有一定的互感性而产生的，当低压绕组产生谐振时，其自感与互感所形成的谐振电容会导致铁磁谐振现象。
铁磁谐振会使得电压互感器输出电压出现负载光电压、负载电流共振等异常，影响电力系统的测量和保护功能。
1、改进低压绕组结构，减小互感电容低压绕组结构的改进可以减小其自感电容，降低互感电容，从而减少铁磁谐振的可能性。
常见的改进措施包括增加低压绕组的层次数、采用环形绕组等方式。
2、采用铁芯材料的改进选择适合的铁芯材料可以降低电压互感器的谐振容性，从而减少铁磁谐振。
目前，市场上常用的铁芯材料包括Si-Fe、Ni-Fe、FeCrCo等。
其中，FeCrCo材料的磁强度和磁导率都比Si-Fe高，可实现更高的工作频率和更小的体积，是一种优良的铁芯材料选择。
3、采用补偿电容器的方法补偿电容器是将电感电容结构单独构成的LC谐振回路中，串接一个等效电容器Cp。
常常采用二次补偿法，在电压互感器高压侧串接一个电容器，低压侧串接两个偏置电容器。
补偿电容器可以降低谐振回路的共振频率和谐振电容，以减轻铁磁谐振的影响。
4、采用调制技术的方法最近几年，随着多普勒雷达、通信、数字电视和音频等技术领域的飞速发展，调制技术越来越被广泛应用。
在电压互感器中，采用调制技术，通过调制数字信号的频率来达到抑制铁磁谐振的目的。
这种方法不仅可避免了串联补偿电容器后所带来的传统问题，还能减少谐振回路的自感，更加稳定可靠。
总之，电压互感器铁磁谐振问题是业内广泛关注的课题，众多专家学者对此进行了深入研究，并提出了多种解决方案。
电磁式电压互感器谐振过电压分析及抑制措施
电磁式电压互感器谐振分析及抑制措施研究(江建明四川省电力工业调整试验所610072) 电力系统接地系统为直接接地系统和不接地系统。
直接接地系统易发生并联谐振，不接地系统在单相接地时易发生串联谐振，有并联电容器的断路器易发生串联谐振。
长期以来，电力系统谐振过电压严重威胁着电网的安全。
特别是对中性点不接地系统，铁磁谐振所占的比例较大。
随着电网的日益发展，中性点直接接地系统的铁磁谐振问题越来越严重，出现的概率也越来越大。
近年，在四川发生过多次铁磁谐振引起过电压的案例，应引起高度重视。
本文将介绍产生铁磁谐振的机理、原因、现象以及应采取的措施。
1．产生铁磁谐振的原因铁磁谐振存在三种情况：直接接地系统对地电容引发的铁磁谐振；不接地系统的单相接地引起的铁磁谐振；断路器端口并联的电容形成的铁磁谐振。
电力系统中许多元件是属于电感性的，如电力变压器、互感器、发电机、消弧线圈为电感元件，而线路各导线对地和导线间既存在纵向电感又存在横向电容，这些元件组成复杂的LC震荡回路，在一定的能量作用下特定参数配合的回路就会出现谐振现象。
由于铁芯电感的磁通和电流之间的非线性关系，电压升高导致铁芯电感饱和，极易使电压互感器发生铁磁谐振。
在中性点不接地系统中，如果不考虑线路的有功损耗和相间电容，仅考虑电压互感器电感与线路的对地电容C，当C大到一定值且电压互感器不饱和时，感抗X L大于容抗X C；而当电压互感器上电压上升到一定数值时，电压互感器的铁芯饱和，感抗X L小于容抗X C，这样就构成了谐振条件，下列几种激发条件可以造成铁磁谐振：（1）当投入电力系统的电力线路长度发生变化时，线路对地电容与线路电阻发生改变。
如空载线路投切操作，对空母线充电，尤其是短母线进行倒母线时，易产生对地电容引起的并联谐振。
（2）当系统运行状态突变，在暂态激发条件下，TV铁芯饱和，其电感量L处于非线性变化。
如有线路瞬间接地，雷电感应侵入电网，尤其系统出现单相接地，易产生串联谐振。
对以电磁式电压互感器为谐波源的谐波谐振的分析
(Department of Engine A ssignment of J inan Railway B ureau, J inan 250001, China)
Abstra c t: The theory tha t e lec trom agnetic poten tial transformer a s har monic source re sults in har mon ic reso 2
电能质量
范围 ,分次谐波的谐振现象就能产生 , 而高次谐波 谐振所要求的谐振外施电压较高 。
2 谐波谐振的危害
以电磁式电压互感器为谐波源的谐波谐振在 供电系统运行中时有发生 , 直接影响供电设备的 安全运行 , 并对供电系统的正常运行构成威胁 。 ( 1 ) 串联或并联谐振会产生高于电源数倍的 电压 ,施加在回路中的电容器 、 互感器 、 断路器等 设备上 ,引起高压电气设备绝缘损坏 。在熔断器 未及时熔断的情况下 ,会引起电压互感器喷油 、 绕 组烧毁甚至爆炸。 ( 2 ) 谐振引起的过电压可导致氧化锌避雷器 的损坏 。无间隙氧化锌避雷器的过电压耐受能力 有限 , 若选用氧化锌避雷器的直流 1 mA 电压偏 低 , 则在过电压的作用下连续动作 , 最终会发生热 崩溃而损坏 。 (3) 在电压互感器熔断器不能及时熔断的情 况下 ,引起电压互感器二次电压升高 , 对二次继电 保护设备和计量仪表的绝缘造成损坏或引起继电 保护设备的误动。 ( 4 ) 基波谐振时 , 出现虚幻接地现象 ,易引起 值班人员的误判断 , 表现为两相电压升高 ,一相电 压降低 ,线电压正常 ,其现象与单相接地相同 。分 次谐振和高次谐波谐振过电压都表现为三相对地 电压的同时升高 ,而线电压正常 。 ( 5 ) 谐振时电磁式电压互感器铁芯的饱和会 使变比误差增大 ,影响计量 、 测量精度 。 (6) 发生分次谐波 谐振的过电压幅值不高 , 通常不大于 2倍的额定相电压 ,因频率低 ,电压互 感器的电感急速下降 ,使互感器的励磁电流很大 , 可达额定电流的几十倍以上 , 易烧断互感器的高 压熔丝 ,或使互感器因严重过热而烧损 。 ( 7 ) 谐波谐振引起电网的谐波损耗增大 。
某110kV变电站一起典型的电磁式电压互感器引起的基频谐振分析
某110kV变电站一起典型的电磁式电压互感器引起的基频谐振分析摘要：本文介绍一起110kV变电站典型的由电磁式电压互感器过饱和引起的典型的基频谐振案例，对本次谐振系统发生谐振的参数进行深入分析，并针对该系统谐振抑制提出现场的解决方案以及运行投切方法，为现场遇到此类问题提供一个可行的解决方案。
关键词：电力系统；谐波源；不接地系统；基频谐振1电磁式电压互感器基频谐振判定方法根据H.A.Peterson的谐振原理，铁芯电感只有在一定的参数范围和电源电压的作用下才能产生基波、分次谐波或者高次谐波。
铁芯电感的彼得逊曲线如图1所示，U为运行时的相电压；Uph为铁芯电感的额定相电压；XCO为系统工频时每相对地的容抗；XLe为每相互感器施加额定线电压时的励磁感抗。
图 1 H.A.Peterson谐振区域曲线Fig.1 H.A.Peterson curve of the resonance region图4 变压器中压侧故障录波电压波形Fig 4 Voltage waveform on the fault-recording of the medium voltage3 现场解决方案现场变电站一次接线如图2所示，由于现场设备条件限制，只能够根据现有条件改变系统参数，使系统尽量避开谐振区域。
由于351花月线是太阳能光伏电站接入线路，所以在阳光不够充裕的天气或光伏电站检修时，351花月线处于空载或轻载状态，根据前面分析系统参数，该站35kV侧极易发生基频谐振。
而基波谐振时，过电流很大，中性点电压偏移，易导致设备绝缘击穿，互感器熔丝熔断等事故，对设备安全构成严重的威胁。
所以在改善系统参数的过程中，必须使参数不能落在彼得逊谐振区域曲线基频谐振区域，防止损坏设备。
的谐振曲线的高频谐振区域，避开基频谐振区域。
当系统35kV侧接入光伏电站后，系统参数发生改变，需重新计算。
现场解决方案：（1）将双电缆带35kV侧母线更改为单根电缆，以避开基频谐振，防止基频谐振的大电流损坏设备；（2）变压器中性点采用直接接地的方式运行，防止因电压偏移导致电压互感器饱和而引起谐振；（3）选择合理倒闸操作方式，35kV侧母线送电时，电压互感器先与母线连接，通过合断路器的方式将电压互感器投入运行，防止因隔离刀闸合闸不同期导致电压互感器饱和或产生高频谐波而引起谐振；（4）尽量避免空充母线及线路，线路全停的情况下，应将母线同时停电。
一起由10kV电磁式电压互感器引起谐振的原因分析
一起由10kV电磁式电压互感器引起谐振的原因分析[摘要]：电压互感器是母线上的重要元件，电磁式电压互感器引起铁磁谐振后，其介质击穿或爆炸都会导致母线故障，防止电压互感器谐振应引起高度重视。
文章对电磁式电压互感器引起铁磁谐振的原理进行了分析，并就某电网发生的一起铁磁谐振现象做了分析，并提出了一些限制措施。
[关键词]：电压互感器；谐振；分析；措施Abstract : voltage transformer is an important component in the bus, electromagnetic type voltage transformer ferroresonance caused by, the dielectric breakdown or explosion will cause the bus fault, prevent voltage transformer resonant should cause height to take seriously. The electromagnetic type voltage transformer ferroresonance caused by principles are analyzed, and a power of the ferromagnetic resonance phenomenon is analyzed, and puts forward some measures.[Key words: voltage transformer; harmonic analysis; measures;前言在中性点不接地系统中引起电网过电压的原因很多，其中谐振过电压出现频繁，其危害性较大。
过电压一旦发生，往往会造成电气设备的损坏甚至发生停电事故。
由于谐振过电压作用时间较长，而且不能用避雷器限制，因此在选择保护措施方面有较大的困难。
电磁式电压互感器铁磁谐振的分析与对策
空 载 母 线 ， 当 开 关 断 开 时 ，就 会 构 成 串联 铁 磁 谐 振 由 于 ｆ 和 Ｕ 差 １ ０ ， Ｕ ｆｃ ， 路 呈 Ｔ 相 。当 ８ ＞ ，时 回 感 性 ，取 为 正 ；反 之 ，呈 容 性 ，取 为 负 。 则 式 （ ） ２ 可改 写为 ：
假 设 在 正 常 运 行 条 件 下 ，初 始 感 抗
大 于 容 抗
１ｏ ／ Ｃ．此 时 电路 不 会 发 生 谐 振 。但 是 当 线 圈 两 端 的 ￣ 电 压 有 所 升 高 时 ，线 圈 中 出 现 的 励 磁 涌 流 使 铁 芯 有 可 能 饱 和 ，感 抗 随 之 减 小 ．当 降 低 到 Ｌ １ ｎ 一０ ／ 时 ， 就 会 发 生 串联 铁 磁 谐 振 ．此 时 ，在 铁 芯 饱 和 回 路 中 才 会 发 生 串联 铁 磁 谐 振 。
维普资讯
・２ ４・
山 西
电
力
２０ 年第 １ ０２ 期
ｃ ）回 路 中 的 电 阻 忽 略 不 计 。 此 时 对 稳 态 来 说 ，方 程 可 简 化 为
Ｕ 一 【 一 Ｕ ｃ ，
１ ２ 空 载 母 线 上 的 电 磁 式 电压 互 感 器 与 开 关 断 口 ． 电 窖 的 串联 铁 磁 谐 振
联 的电路 ，由于 电感 元 件 的 Ｌ 值并 非为 一常数 ，如
图 １ 示 ，非 线 性 电 感 元 件 的 伏 安 特 性 曲 线 Ｕ — 所 ｆ （ ）的 形 状 与 铁 磁 体 励 磁 曲线 形 状 相 当 。 在 铁 芯 Ｊ 未 饱 和 前 ，Ｕ 基 本 上 是 一 条 直 线 ，具 有 未 饱 和 电 感 值 Ｌ ， 铁芯饱 和后 ， 感 下 降 ， 不再 是 直线 。 ０当 电 巩 所 以 电 路 是 否 发 生 串联 谐 振 ， 与 它 的 工 作 状 态 有 关 。 还
浅析电压互感器铁磁谐振解决方案
浅析电压互感器铁磁谐振解决方案电压互感器是电力系统中常用的一种传感器，用于测量电网中的电压值，并将其转化为标准的电信号输出。
在电力系统中，电压互感器扮演着重要的角色，其准确可靠的工作对于电力系统的正常运行具有至关重要的意义。
随着电力系统的发展和变化，电压互感器在某些情况下可能会面临一些问题，其中之一就是铁磁谐振现象。
铁磁谐振会导致电压互感器的输出失真，严重影响电力系统的安全稳定运行。
针对电压互感器铁磁谐振问题，有必要进行深入的分析和研究，找到解决方案，以确保电力系统的安全可靠运行。
电压互感器铁磁谐振的产生原因主要是由于互感器的铁芯受到外部谐波激励，使得在一定频率范围内铁芯的磁导率发生变化，导致互感器的输出电压失真。
铁磁谐振现象不仅会降低电压互感器的测量精度，还会增加系统的谐波电压和电流，对电力设备和负载设备造成影响，甚至损坏设备。
解决电压互感器铁磁谐振问题具有重要的实际意义。
针对电压互感器铁磁谐振问题，目前已经提出了许多解决方案。
采用合适的铁芯材料是解决铁磁谐振问题的关键。
目前，市面上常用的电压互感器铁芯材料有硅钢片、纳米晶合金和非晶合金等。
硅钢片是传统的铁芯材料，其磁导率相对稳定，能够有效抑制铁磁谐振的发生。
而纳米晶合金和非晶合金则是近年来发展起来的新型铁芯材料，其具有更高的磁导率和更好的抑制谐振的能力。
在选择电压互感器铁芯材料时，应根据实际情况选择合适的材料以防止铁磁谐振的发生。
除了选择合适的铁芯材料外，改进互感器的结构和工艺也是解决铁磁谐振问题的重要手段。
在互感器的设计中，可以采用分层结构设计以减小互感器的谐振频率范围；在互感器的制造工艺上，可采用精确的绕组技术和优质的绝缘材料，提高互感器的耐受能力。
互感器的外部屏蔽和接地保护，也是防止铁磁谐振的有效手段。
在实际应用中，需要综合考虑这些因素，优化互感器的结构和工艺，以提高互感器的抗谐振能力。
利用数字信号处理技术也是解决电压互感器铁磁谐振问题的有效途径。
电磁式电压互感器的谐振及主要消谐措施
电磁式电压互感器的谐振及主要消谐措施摘要电磁式电压互感器的铁磁谐振是非有效接地系统中常见的一种现象，电磁式电压互感器引起铁磁谐振后，其介质击穿或爆炸都会导致母线故障。
本文针对铁磁谐振对中性点非有效接地系统带来的影响，对电磁式电压互感器铁磁原理及现有的消谐措施进行分析，在各种情况下选择合适的消谐方式。
关键词不接地系统；电压互感器；铁磁谐振；消谐措施0 引言在电力系统非有效接地系统中，由于技术和成本原因，广泛采用电磁式电压互感器（下面简称TV），电磁式电压互感器在单相接地、操作等外部因素激发的条件下，易发生铁磁谐振，使得TV受到谐振过电压和过电流的冲击。
谐振过电压一旦发生，往往会造成电气设备的损坏或继电保护装置的误动，导致发生停电事故。
为了尽可能地避免谐振过电压的发生，在设计时应进行必要的参数计算，采取适当的防止谐振的措施，在操作设备时应有合理的调度安排，尽量避免形成谐振回路。
本文从变电站实际发生的一系列谐振过电压现象，对电磁式电压互感器引起的铁磁谐振及消除方法进行讨论。
1 电磁式电压互感器铁磁谐振过电压产生原理在中性点非有效接地系统中，母线上常采用Y型接线的电磁式电压互感器，如图1所示，图中E为电源电势，C为线路等设备的对地电容，L为电压互感器激磁电感。
以图1为例，分析中性点非有效接地系统中电磁式TV谐振原理。
E1 + E2 + E3 =0，L1=L2=L3，故各相对地导纳Y1=Y2=Y3，中性点处在零电位，不会发生谐振现象。
当系统受到某种干扰，例如单相接地故障、系统运行方式的改变或电气设备的投切等，都可能出现相对地瞬间过电压及励磁电流的急剧增大，假设扰动致使A 相对地电压瞬间提高，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变小，以致三相励磁电感不相等，导致中性点电压发生偏移，由式（1）可知，如铁心饱和，电感下降，式（1）中的分母变小，如果参数匹配，便能产生谐振现象。
2 铁磁谐振的危害及主要消谐措施由铁磁谐振产生的原理可看出，当谐振产生时，中性点电压升高，产生零序谐振过电压，过高的电压可能导致设备结缘损坏、设备击穿甚至爆炸及保护装置误动等。
电压互感器谐振产生的原因及防范措施浅析
电压互感器谐振产生的原因及防范措施浅析一、概述在电力系统中，电压互感器非线性电抗所引起的谐振称作电压互感器铁磁谐振。
这种谐振不仅会导致电压互感器保险熔断，电压互感器烧坏或者爆炸，而且危及电力系统其他电器。
如避雷器爆炸，若绝缘击穿，小电流接地选线装置误动，低周减载装置误动等现象。
电力系统中一些电感、电容元件在系统进行操作或发生故障时可形成各种振荡回路，在一定的能源作用下，会产生串联谐振现象，导致系统某些元件出现严重的谐振过电压。
谐振过电压不仅会在操作或事故时的过渡过程中产生，而且还可能在过渡过程结束后较长时间内稳定存在，直到发生新的操作谐振条件受到破坏为止。
谐振过电压可在各种电压等级的网络中产生，尤其在35kV及以下的电网中，由谐振造成的事故较多，已成为系统内普遍关注的问题。
二、谐振过电压产生原因电力系统正常运行时，电压互感器的励磁阻抗很大，电网对地阻抗呈现容性，三相基本平衡，中性点位移电压很小。
但在某些扰动的情况下，使电压互感器暂态励磁电流急剧增加，电感值下降，单相的电感值有所不同，使中性点出现零序电压。
当电压互感器三相并联零序电抗值与系统的容性阻抗值达到固定振荡频率时，产生谐振现象。
随着系统对地电容值得增加，依次发生高次、基波、1/2等分频谐振。
振荡一旦形成，振荡状态可以实现“自保持”，很长时间不衰减，直到新的扰动产生，改变振荡条件才会消失。
电网运行中，正常时中性点不接地系统PT铁芯饱和、中性点不接地方式发生单相故障、运维人员操作或事故处理方法不当都会产生谐振过电压。
另外设备设计选型、参数不匹配也是谐振过电压产生原因。
所以防止谐振过电压的措施即破坏谐振条件，使参数配合避开谐振区，需要对系统有整体的参数预测，从而调整电网参数。
三、中性点不接地系统谐振的分类中性点不接地系统的谐振分基波谐振、高频谐振和分频谐振三种，谐振一般由接地激发产生，但当向仅带有电压互感器的空母线突然充电时也易产生基波谐振;当发生单相接地时易产生分频谐振，特别是单相接地突然消失(如拉路查找故障线路)时易激发谐振。
电磁式电压互感器铁磁谐振及消谐方法的分析
激磁阻抗与 C0 的容抗相等时 ,产生铁磁谐振 。因此 , TV 铁芯的非线性铁磁特性是产生铁磁谐振的根本原
因 。铁磁谐振的发生 ,会给电力系统带来很大危害 。
谐振过电流引起电压互感器一次熔断器熔断或烧毁 ;
谐振过电压影响高压电气设备的绝缘性能 ,甚至影响
《电气开关 》(2010. No. 1)
5
别 [ J ]. 电力系统自动化 , 1994 (4).
收稿日期 : 2009 - 11 - 25 作者简介 :刘业胜 (1982 - ) ,男 ,助理工程师 ,从事核电站电气相关的工程改造及
研究工作 。
(上接第 5页 ) 铁磁谐振时 ,单片机启动消谐程序 ,使两只并联晶闸管 交替过零触发导通 ,开口三角绕组被短接 ,迅速阻尼和 限制铁磁谐振 ;当谐振消失后 ,晶闸管自动截止 。由于 开口三角绕组短接时间短 ,不会对电压互感器工作造 成影响 。但当 Xc 与 XL 比值远小于 0101时 ,在单相接 地故障消除后 ,微机消谐器不能抑制电压互感器一次 绕组过电流 [ 4 ] 。
4 消谐方法分析
电力系统消谐方法一般从以下几个方面进行研 究 :改变电力系统电感 、电容元件参数 ,使它们不具备
谐振条件 ;快速消耗谐振能量 ,降低谐振过电压 、过电 流的倍数 ;合理地分配有功负荷 ,一般在轻载或空载条 件下易发生谐振 [ 3 ] 。在电力系统实际应用中 ,常采用 下述消谐措施 :
5 总结
本文以基于三相桥式整流电路的无刷励磁系统旋 转整流器为例 ,对目前的旋转整流器监测方法进行了介 绍 ,并对各种方法的适用性进行了分析 。从结论可知 , 氖指示灯频率检测法只可以作为辅助检测手段 ,二极管 波形探测法的适用范围较广 ,而谐波电枢原理只适用于 单支路非多只二极管并联的结构 ,因此在选择旋转整流 器监测方法时要根据旋转整流器的结构进行 。
电压互感器谐振原因分析及有效防止措施完整
电压互感器谐振原因分析及有效防止措施摘要：电力系统中的电容和电阻元件，一般可认为是线性参数，可是电感元件则不然。
由于振荡回路中包含不同特性的电感元件，谐振分为三种不同的类型：线性谐振、铁磁谐振、参数谐振，而铁磁谐振过电压现象是电力系统中一种比较常见的内部过电压现象，这种电压持续时间长，甚至能长时间自保持，它是导致电压互感器毁坏的主要原因之一，同时也是电力系统中某些重大事故的诱发原因之一，对电力系统的安全运行构成了极大的威胁，因而有必要对铁磁谐振进行详细分析，找出产生铁磁谐振的根源，并采取有效措施进行防止，保证电力系统的稳定安全运行。
关键词：电压互感器；铁磁谐振；防止措施1.电压互感器铁磁谐振的特点（1）产生铁磁谐振的必要条件是铁心电感的起始值和电感两端的等效电容组成的自振频率必须小于并接近于谐振频率。
（2）回路参数平滑地变化时，谐振电压、电流会产生跃变。
（3）谐振时产生反倾现象，即谐振后电感上的电压降由原来与电源电势相同变为相反，电容上的电压降由原来与电源电势反向变为同向。
（4）谐振频率必须是由电源频率基波和它的简单分数倍分率或整数倍高频。
（5）谐振后可自保持在一种稳定状态。
（6）谐振一般在经受到足够强烈的扰动时外激产生，在一定条件下也可以自激产生。
2.电压互感器铁磁谐振的危害电压互感器发生铁磁诣振的直接危害是：1）由于谐振时电压互感器一次绕组通过相当大的电流，在一次熔断器尚未熔断时可能使电压互感器绕组烧坏。
2）造成电压互感器一次熔断器熔断。
电压互感器发生铁磁谐振的间接危害是：当电压互感器一次熔断器熔断后，将造成部分继电保护和自动装置的误动作，从而扩大了事故。
3.电压互感器铁磁谐振的原因分析3.1产生电压互感器铁磁谐振的必要条件为了分析并联谐振产生的必要条件，把电力系统内如图1所示的三相交流系统一般的电压互感器回路简化为如图2所示的电阻R、电感L、电容C的并联回路。
图1 电压互感器（PT）在电力系统中的接线原理图图2 并联谐振回路图2中R为电感L本身的电阻，IL为感性电流，IC为容性电流，为系统角频率。
浅析电压互感器的谐波谐振原因及防范措施
二． 谐波谐振的原 因
为了监视电力 系统 的运行 ，在发电厂及变 电站的一次系统上装设 了 电压互感器 ． 尤其是中性点不接地 系统的电压互感器大部分是 电磁式的。 电压互感器一次侧接成 星形且中性点直接接地时 ， 各相绕组的电感 Ｌ与 对地分布电容 Ｃ并联组成一个独立的 Ｌ ｃ 振荡 回路 ， 可视为电源 的三相对 称负载。 当电网遭受突然冲击时 ， 会造成 ｊ 三 相对地负载不平衡。 当 Ｌ与 Ｃ 的数值恰达到电感 和电容并联谐振条件 ， 而三相 回路的谐振频率等 于电 网的电源频率 ，则电网中性点位移电压 急剧上升 ，发生过电压 ，幅值 可
浅析 电压互感器的谐波谐振原 因及防范措施
王 成 新 济宁汶上县供电公司 山东 汶上
２ ７ １ ５ ０ ０
【 摘 要 】谐波谐振是 电力 系统运行 中的一种较常见的现 象，由于其对 电力 系统的危害较 大，已经引起人们 的重视 。本文将针对 电压互感器的铁磁 谐波谐振进行分析并针对部分 问题提 出解 决方案 。 【 关键词 】电压 互感 器 谐 波谐振 原 因 措施 中图分类号 ：Ｔ Ｍ５ ３ 文献标识码 ：Ａ 文章编号：１ ０ ０ ９ — ４ ０ ６ ７ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６ — ２ １ ５ － Ｏ １
达１ ． ５ — ２ ． ５ 倍 的最高运行电压 ， 过 电压可持续几百毫秒， 可使 电压互感器 次侧熔断器熔 断，甚至会造成 电压互 感器 的损坏 ，引起继电保护装 置 的误动作 ，影响系统供 电的可靠性。激励条件 的产生 ，除了系统发生单
一
相接地故障外还会 因系统操作而引起。例如 ，电源非 同期合闸、空载线 路投切操作 、电磁式电压互感器突然投入等。不 同的激励条件产生不同 频率的谐振 ，根据谐振频率不 同，铁磁谐振可分为低频谐振 、高频谐 振
电压互感器谐振分析及抑制措施探讨
摘要:电力系统谐振过电压危害很大，严重影响系统的安全稳定运行。
通过对谐振过电压的研究探讨，提出了抑制铁磁谐振的措施，对电网安全起到有效防范作用。
关键词:铁磁谐振因素原理措施0引言通常情况下，直接接地系统和不接地系统共同组成电力系统接地系统。
直接接地系统的特点是容易产生并联谐振，不接地系统的特点是当发生单相接地时，容易出现串联谐振。
长期以来，电网的安全、稳定运行受到电力系统谐振过电压的严重影响和制约。
铁磁谐振在中性点不接地系统中所占的比例比较大。
当前，铁磁谐振问题随着电网的不断发展，在中性点直接接地系统中变得越加突出、严重，发生的概率也在逐渐增大，公司系统多次发生铁磁谐振引起的过电压案例，对电网的冲击很大，危害很深，应引起足够的重视。
1产生谐振的原因分析1.1外部因素。
有以下4种情况：其一，线路对地电容和线路电阻随着电力线路长度在电力系统中发生的变化也将发生变化，空母线充电或倒母线时，易产生对地电容引起的并联谐振。
其二，在暂态激发条件下，当系统的运行方式发生变化时，电压互感器容易发生铁磁饱和，其电感量L处于非线性变化，当发生雷电感应侵入或线路瞬间接地，特别是当系统出现单相接地时，串联谐振在一定程度上就会容易产生。
其三，直接投入系统的电容发生变化，进而在一定程度上造成谐振，如投入补偿电容器，打开断路器断口时，并联电容容易发生并联谐振。
其四，运行状态发生突变时，分次谐波就会产生，进而在一定程度上使ω发生变化，如拉、合隔离开关，可能产生串联或并联谐振。
1.2内部因素。
也有以下4种情况：其一，由于安装维修人员在变电站施工安装时未对电压互感器有关知识进行培训，对电压互感器工作原理、接线原理知识不扎实，致使电压互感器L端、N端所接二次回路全部重复接地，当系统发生接地后导致电压互感器线圈烧毁。
其二，运行操作人员在倒闸作业中出现操作程序不规范，导致系统出现过电压致使一次保险或电压互感器烧毁。
其三，测试周期不科学，致使电压互感器绝缘性能降低时不能及时发现。
电磁式电压互感器谐波抑制的探讨
电磁式电压互感器谐波抑制的探讨摘要：在电力系统中，非线性负载产生的高频谐波对电网高压设备的安全稳定运行造成了不可忽视的危害。
本文首先简要介绍电网中谐波产生的原理及基本概念，阐述了谐波对变电站10kv母线pt运行所造成的影响，从而通过分析加装一、二次消谐装置对电磁式电压互感器谐波抑制的措施进行了探讨。
关键词：谐波；电磁式电压互感器；谐波抑制；消谐装置；中图分类号：tm714.2 文献标识码：a 文章编号：1．引言电能是我国经济和社会发展中具有重要战略意义的一种能源。
随着大功率非线性负载日益增多，使谐波电流和无功电流大量注入电网，引起电网电压、电流波形发生畸变，三相不平衡和谐波谐振的出现，从而影响电能质量、电网设备安全稳定运行以及供电的可靠性。
理想的电力系统是以单一而固定的频率以及规定固定幅值的电压水平供应电能，实际上这些条件并不能得到满足。
所有非线性用电设备均产生谐波，如工业过程中的电动机调速设备、整流器、电焊设备、电弧炉、机床(cnc)、电子控制机构；民用建筑中照明控制系统(调光设备)、办公自动化设备、开关电源(计算机、电视机等)、不间断电源、电子镇流器等。
2．谐波的基本概念谐波是一个周期电气量的正弦波的分量，其频率为基波频率的整数倍。
在供用电系统中，通常总是希望交流电压和交流电流呈正弦波形。
在进行谐波分析时，正弦电压通常由下式表示：正弦电压施加在线性无源元件电阻、电感和电容上，其电源和电压分别为比例、积分和微分关系，仍为同频率的正弦波。
但当正弦电压施加在非正弦电路上时，电流就变为非正弦波，非正弦电流在电网阻抗上产生压降，会使电压波形也变为非正弦波。
对于周期为的非正弦电压，一般满足狄里赫利条件，可分解为以下形式的傅里叶级数：以上傅立叶级数中，频率为的分量称为基波，频率为整数倍基波频率的分量称为谐波，谐波次数为谐波频率和基波频率的整数比；例如我国电力系统的额定频率是50hz，2次谐波为100 hz，3次谐波为150 hz。
电压互感器铁磁谐振故障原因分析与处理
电压互感器铁磁谐振故障原因分析与处理在铁路10kV的电力系统中，大多数采用中性点不接地的方式。
为了监测铁路电力系统的运行状态，设置了大量的电磁式电压互感器。
因外界的扰动（例如线路的接地，倒闸操作等）导致电压互感器产生铁磁谐振，激发出持续的过电压和过电流，这种内部过电压，轻则造成电压互感器一次侧熔断器烧毁，重则烧毁电压互感器或炸毁绝缘子，严重威胁电力系统的安全运行。
本文基于电压互感器铁磁谐振故障原因分析与处理展开论述。
标签：电压互感器;铁磁谐振;故障原因分析与处理引言随着工业的发展以及科学技术的进步，电网中各类非线性负荷呈现出爆发式的增长，同时电网中各种复杂的、精密的用电设备也越来越多，电网的谐波问题愈发受到重视。
故近年来各省市供电公司开始大力推进电网的电能质量在线监测系统的建设，并开展一系列的电能质量普测工作，目前，10kV系统中的PT主要采用电磁式电压互感器，其接线方式易造成3次谐波测量结果的异常已引起工程技术人员的广泛关注。
1铁磁谐振产生机理以图1为例，分析铁磁谐振产生机理。
Xm是电压互感器PT一次侧绕组L 的感抗值，Xc0是系统对地电容C0的容抗值。
在中性点不接地的系统中，出于保护的需要，电压互感器的中性点是直接接地的。
正常运行情况下三相阻抗对称，系统中性点位移基本接近于零，电压互感器的励磁感抗很大，励磁电流很小。
此时励磁感抗大于线路对地电容的容抗，即Xm>Xc0。
当出现一个激发条件，电压互感器的三相铁芯出现不同程度的饱和，使得互感器励磁电感L变小，励磁阻抗发生变化，中性点发生位移。
当参数配合恰当，就会产生铁磁谐振。
其主要特点有：①铁磁谐振回路中需存在非线性铁芯电感;②铁磁谐振需要一定的激发条件;③谐振一旦形成，会产生“自保持”，会存在很长时间，除非谐振条件被破坏才会被消除。
2电压互感器发生铁磁谐振的机理谐振是交流电路当中独有的一种现象，通常情况下，交流电路当中出现了电感以及电容的串联现象，会出现感抗等于容抗，从而造成谐振。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
董国震(1973—),男,工程师,硕士,从事电力系统运行设备试验、检测研究。
对以电磁式电压互感器为谐波源的谐波谐振的分析董国震(济南铁路局机务处,山东济南 250001)摘 要:对电力系统运行中以电磁式电压互感器为谐波源的谐波谐振的发生原理进行深入分析,通过案例分析论述了电压互感器发生谐振时谐振类型的判断及伏安特性曲线的变化趋势,并对谐振波形运用ATP D ra w 软件进行了仿真,针对以电磁式电压互感器为谐波源的谐波谐振提出了预防和应对措施,通过减少谐波源、增加回路损耗和采取措施使系统参数处于谐振范围之外来预防和抑制谐波谐振的发生。
关键词:电磁式电压互感器;谐波谐振;并联谐振中图分类号:T M 761 文献标识码:A 文章编号:100125531(2008)1520037205Ana lysis on Har m on i c Resonance Produced by Electro magneti cPoten ti a l Tran sform er a s Harm on i c SourceDON G Guozhen(Depart m ent of Engine A ssignment of J inan Rail w ay Bureau,J inan 250001,China ) Abstract:The theory that electr omagnetic potential transfor mer as har monic s ource results in har monic res o 2nance in the running of electric power syste m was analysed .The technique of judging res onance type of potential transfor mer and the change trend of U 2I characteristic curves thr ough the case were discussed .The wave of har monic res onance with ATP D ra w s oft w are was si m ulated,and p recauti onary measure and counter measure were p r oposed t o deal with the har monic res onance p r oduced by electr omagnetic potential transf or mer as har monic s ource .By decrea 2sing har monic s ource,increasing circuit ’s wastage,and taking effective measure ments can keep syste m para meter out of the range of res onance and restrain har monic res onance .Key words:electro magneti c poten ti a l tran sfor m er;har m on i c resonance;para llel resonance0 引 言 谐波谐振是电力系统运行中一种较常见的现象,电磁式电压互感器作为感性负荷常参与谐振。
当电力系统局部电路中的感抗和容抗在谐波的作用下相等时,便发生谐波谐振现象。
1 谐振谐波源原因分析 正常运行的三相电源中,不存在谐波分量,但当电磁式电压互感器在某些倒闸操作,如中性点不接地系统的不同期合闸、电力电容器投入或切除,或者在接地故障消失之后,电磁式电压互感器因瞬间过电压而发生铁芯饱和时,电压互感器电感的非线性效应使激磁电流的波形发生畸变,将工频电源能量转化为谐波能量,产生的高次谐波会成为引发谐振的谐波源。
它与导线对地电容或其他设备的杂散电容形成三相或单相谐振回路,引起谐波谐振的发生。
由于谐振回路参数和外界激发条件的不同,可能引起分次、基波、高次谐波谐振。
当线路较长、线路对地电容较大时,回路谐波频率很低,则可能出现分次谐波谐振;反之,线路较短,线路对地电容较小,或电磁式电压互感器的励磁特性差,铁芯容易饱和,或回路中有多台电压互感器,造成电感值减小时回路谐波频率很高,就可能出现高次谐波谐振。
分次谐波谐振所要求的谐振外施电压较低,在实际运行条件下,只要满足一定的参数—73—范围,分次谐波的谐振现象就能产生,而高次谐波谐振所要求的谐振外施电压较高。
2 谐波谐振的危害 以电磁式电压互感器为谐波源的谐波谐振在供电系统运行中时有发生,直接影响供电设备的安全运行,并对供电系统的正常运行构成威胁。
(1)串联或并联谐振会产生高于电源数倍的电压,施加在回路中的电容器、互感器、断路器等设备上,引起高压电气设备绝缘损坏。
在熔断器未及时熔断的情况下,会引起电压互感器喷油、绕组烧毁甚至爆炸。
(2)谐振引起的过电压可导致氧化锌避雷器的损坏。
无间隙氧化锌避雷器的过电压耐受能力有限,若选用氧化锌避雷器的直流1mA电压偏低,则在过电压的作用下连续动作,最终会发生热崩溃而损坏。
(3)在电压互感器熔断器不能及时熔断的情况下,引起电压互感器二次电压升高,对二次继电保护设备和计量仪表的绝缘造成损坏或引起继电保护设备的误动。
(4)基波谐振时,出现虚幻接地现象,易引起值班人员的误判断,表现为两相电压升高,一相电压降低,线电压正常,其现象与单相接地相同。
分次谐振和高次谐波谐振过电压都表现为三相对地电压的同时升高,而线电压正常。
(5)谐振时电磁式电压互感器铁芯的饱和会使变比误差增大,影响计量、测量精度。
(6)发生分次谐波谐振的过电压幅值不高,通常不大于2倍的额定相电压,因频率低,电压互感器的电感急速下降,使互感器的励磁电流很大,可达额定电流的几十倍以上,易烧断互感器的高压熔丝,或使互感器因严重过热而烧损。
(7)谐波谐振引起电网的谐波损耗增大。
3 案例分析 2006年8月某铁路局对所管辖的35/10k V 变电所10k V配电设备进行改造,改造后变电所系统主接线图如图1所示。
所用电由35k V所用变提供,35/10k V主变压器与10kV电源进线柜间采用标称截面为185mm2的YJV2228.7/10三芯交联聚乙烯绝缘电力电缆连接。
图1 35/10k V变电所系统主接线图3.1 谐振故障现象 在设备更新完毕后,35/10kV主变压器送电,将10k V母线电压互感器的上隔离合闸以监视10k V母线电压变化,电容、调压器和两路馈出柜断路器均未合闸。
当10kV电源进线真空断路器合闸时,主变压器运行声音突然加大,并发出粗细不均的噪音,10kV母线相电压表的指示值均远大于额定电压值,且电压表指针有规律的剧烈摆动,UA O=7.9～9.9k V;U B O=8.3～9.8k V;U C O =7.8～9.4kV;U AB=U B C=U CA=10.5～11.0 k V。
电压互感器发出低沉的“嗡嗡”声。
为保证设备运行安全,值班人员迅速将10kV电源进线断路器分闸,此时,主变压器运行声音恢复正常。
电力试验人员对10kV母线侧有关设备逐一进行绝缘检测未发现异常。
再次送电时,同样的现象再次发生,将西环南馈出柜断路器合闸后10kV 母线电压恢复正常,异常现象消失。
3.2 故障现象分析 从故障现象看,由于电压互感器的高压熔丝未熔断,说明未发生分次谐波谐振。
通过检测Z N63A212型真空断路器的机械特性,测得断路器三相合闸不同期时间为5m s,而断路器的出厂标准是≤2m s。
由于真空断路器在合闸操作瞬间的三相不同时合闸,造成合闸瞬间三相电压的不同,引起的三相负载的不对称,使电源的中性点产生位移。
中性点对地电压与电源电压叠加会使三相对地电压同时升高或两相、单相对地电压升高,使回路中的电磁式电压互感器铁芯磁路很快饱和,激磁电流的波形发生畸变,产生高次谐波。
因此,在真空断路器三相合闸不同期产生的过电压的激发下电磁式电压互感器成为谐波源。
由于铁路10kV信号供电系统为中性点不接地系统,电缆和母线的对地电容与谐波源———铁磁饱和的母线电压互感器的电感构成了并联谐波—83—谐振回路。
回路的接线图和等值图如图2所示。
(a )10k V接线图(b )10k V 等值图图2 故障发生时回路简化图3.3 谐振类型的判断 连接主变压器与10kV 电源进线柜之间的电力电缆长90m ,通过计算可知其对地电容为0.0281μF,每相对地电容C L =9.37×10-3μF 。
10k V 主母线长度为16m ,母线对地距离为0.5m ,母线间距离为0.45m ,母线截面面积为800mm 2,其每相对地电容为C M =2πε0lln2h 1(4h 21+d 21)rd 21其中:ε0=8.854×10-12;l 为线路长度;h 1为线路对地距离;d 1为线间距离;r 为母线半径。
计算得:C =1.5×104μF每相电缆与母线的对地总电容为C 0=C L +C M =9.52×10-3μF 基波时每相电缆与母线总的对地容抗为X C 0=1ω1C 0=12πf 1C 0=334.5kΩ 10kV 母线电压互感器采用3台JDZJ 210型干式电压互感器,在工频电压下实测单台电压互感器的励磁特性如表1所示。
表1 实测电压互感器励磁特性U /k V 57.78.09.01011.0I /mA2549535964 单台互感器在额定线电压下的励磁电抗为X Le=UI=169.5kΩ 计算得:X C 0/X Le =1.97,根据谐振时电压波动范围可知U /3U ph 在0.78～0.99之间,根据Peters on 的谐振理论,无论对于基波、分次谐波或高次谐波,铁芯电感只有在一定的参数范围和电源电压下才会产生谐振现象。
由图3所示的彼德逊曲线判断,当10kV 电源进线真空断路器合闸时,回路中发生了高次谐波谐振。
图3 彼德逊曲线谐振区域1—1/2次分次谐波区 2—基波区 3—高次谐波区 图中:U 为相电压;3U ph 为铁芯电感的额定线电压,取U =3U ph 时的励磁电流作为基准值;X C 0=1/ωC 0为系统工频时每相的对地容抗;X Le 为每相互感器施加额定线电压时的励磁感抗。
3.4 谐振伏安特性曲线和谐波电流 本案例中,刚投入母线电压互感器时互感器的铁芯不饱和,各相回路的X L <X C ,当系统由于进线真空断路器的合闸不同期而引起三相对地电压不平衡,使施加在电压互感器上的电压大到一定数值时,由于电压互感器铁芯磁路的饱和特性使激磁电流的波形发生畸变,产生n r 次高次谐波。