铁磁谐振-传递、PT饱和
铁磁谐振的基本原理
开口三角接入阻尼电阻：
• 我国有关规程规定：R<=0.4Xm Xm为互感器在线电压作用下，每相励 磁感抗换算到开口三角绕组两端的电 抗值； • 35kV及以下，可在开口处接白炽灯、 35kV一般接入500~1000W 6~10kV一般接入200~600W
中性点接入消谐电阻：
• 5）对中性点直接接地系统，可采取下 列措施消除TV谐振： • 以CVT代替电磁式电压互感器； • 对带均压电容的断路器，经断路容量的 核算有较大裕度（约30%）可拆除断口 均压电容。
• 防止传递过电压的方法： • 避免出现中性点位移电压，可尽 量使断路器三相同期动作，不出
现非全相操作；
• 选择消弧线圈的脱谐度，错开串
联谐振条件；
2.断线引起的谐振过电压
• 电力系统中常见基波铁磁谐振。
• 断线谐振一般包括以下情况：
线路故障断线；
断路器不同期合闸；
熔断器不同时熔断；
• 只要电源侧或负荷侧有一侧中性点不接 地，可能组成复杂的非线性谐振回路， 出现谐振过电压。
回路电阻（损耗）的影响：
∆U R2 > R1
R2
E
m
n
R1
I
回路损耗阻碍了回路从正常工作点 跃变到谐振点的过程。
高次谐波谐振基本现象：
• 以三次谐波为例，中性点出现较高三次 谐波电压，与工频电压叠加。 • 往往使三相电压同时升高或一相升高。 • 较高的高次谐波谐振过电压可能引起电 压互感器绝缘损坏或避雷器爆炸；
限制谐振过电压的措施：
1）选用励磁特性好的TV或用电容式电压互感器 （CVT）； 2）增大对地电容，使容抗(Xc)与感抗(XL)的比值小于 0.01可避免谐振 。 3）在出现谐振时，可临时投入线路，增大电容消除谐 振； 4）中性点可经消弧线圈接地。
#铁磁饱和现象
交流稳压器交流稳压器通常是利用铁磁非线性特性构成，属于铁磁稳压器，它是由铁磁饱和元件再加谐振电容构成的稳压器。
一、铁磁饱和现象一个线圈通过电流时，线圈中便有磁场产生，描述这个磁场有两个物理量，一个是磁场强度，用H来表示，它与线圈的圈数和流过线圈的电流强度的乘积（又称安匝数）有关；另一个是磁感应强度（又称磁通密度），用B来表示，B的大少除与安匝数有关外，还与线圈中的介质有关。
如果介质是空气，那么H 和B数值相等，如果介质是铁磁材料时，同一线圈流过同样的电流（H相同）的条件下，在有铁磁材料的导磁率用U来表示。
在铁磁材料中，U不是固定的常数，B和H之间不是线性关系，如图1所示，在图中可见，曲线的A点附近曲线开始弯曲，再往上，B值的变化越来越平缓，H变化而B值变化很少的现象我们就称为磁饱和现象。
在讨论稳压电源时，我们关心的是电压电流的变化，在磁饱和铁芯线圈讨论中，我们可以认为线圈中H与流过线圈的电流I成正比；线圈中的B与线圈的感生电压即线圈两端的电压V成正比。
图2是一个铁磁介质线圈的伏安特性图，从图中可见，曲线有一段电压变化很少，动态电阻©V/©I比V/I少（这是稳压管的概念，磁饱和线圈不常用“动态电阻”的提法）。
这就是饱和区段。
图3是一个简单的磁饱和稳压电路，L1是非饱和电感，L2是饱和电感。
如果输入电压Vi发生变化，那么L1和L2的电流都将变化，但由于L2在饱和状态，所以L2上的电流变化时其两端的电压变化很少，大部分电压变化都落在L1上，从而保持了L2上电压，即输出电压V0的相对稳定。
当负载发生变化时，其结果也一样，这种简单型的磁饱和稳压器存在两个问题：一是稳压性能差，主要原因是B-H曲线的饱和部分不够徒。
二是功耗大，因为要使L2进入饱和状态所消耗的功耗过大。
图4是一个实用型的磁饱和交流稳压器，铁芯面积较大的一边是非饱和区，铁芯面积较少的一边是饱和区，L3称为电压补偿绕组，从上面我们知道，简单型的交流稳压器的缺点是输入电压变化会引起输出电压较大的变化，为此，改进方法是将非饱和区的一部分电压与输出电压V0反向串接，将变化部分相抵消。
铁磁谐振
1、铁磁谐振：电网中大量非线性电感元件（变压器、电磁式电压互感器）在正常状态下，工作在励磁特性的非饱和区，但在暂态过程中（例如由于接地故障或断路器操作），电感工作状态会跃变到饱和区，电感上电压或其中通过电流突然异常上升，这种现象就是铁磁谐振。
2、谐振原因：中性点接地系统的110、220kV变电站母线上，通常连接电磁式电压互感器，因而PT是一种非线性电感元件，当发生断路器或刀闸操作，导致母线通过断路器的均压电容供电时，暂态过程可诱发铁磁谐振，结果引起PT和母线上电压急剧增加，PT中电流大幅上升，导致PT烧毁，外绝缘闪烙或避雷器爆炸等事故。
3、谐振分类：依据谐振电压的频率，铁磁谐振可分为工频、分频、和高频谐振，在中性点接地系统空母线上发生较多的是工频谐振。
下面就发生单相接地时开口三角电压的计算做一下讲解，首先来了解两个概念，大电流直接接地系统和小电流不接地或间接接地系统。
这涉及到不同的接地系统开口三角PT变比的选择不一样，一次侧发生接地时计算开口三角电压的向量图也不一样。
小接地电流系统：中性点不接地或经过消弧线圈和高阻抗接地的三相系统。
在我国划分标准:X0/X1＞4～5的系统属于小电流接地系统。
大接地电流系统：在接地电力系统中性点直接接地的三相系统，一般110kV及以上系统或380/220V的三相四线制系统。
我国标准为：X0/X1≤4～5的系统属于大接地电流系统。
其中:X0为系统零序电抗,X1为系统正序电抗。
PT谐振及处理
PT谐振及处理1、PT谐振PT谐振对于yo/yo电磁式PT，在正常情况下线路发生单相接地不会出现铁磁谐振过电压，但在下列条件下，就可能引发铁磁谐振。
(1)对于中性点不接地系统，当系统发生单相接地时，故障点流过电容电流，未接地的两相相电压升高3倍。
但是，一旦接地故障点消除，非接地相在接地故障期间已充的线电压电荷只能通过PT高压线圈经其自身的接地点流入大地，在这一瞬间电压突变过程中，PT高压线圈的非接地两相的励磁电流就要突然增大，甚至饱和，由此构成相间串联谐振。
(2)系统发生铁磁谐振。
近年来，由于配电线路用户PT、电子控制电焊机、调速电机等数量的增加，使得10kV配电系统的电气参数发生了很大的变化，导致谐振的频繁出现。
在系统谐振时，PT将产生过电压使电流激增，此时除了造成一次侧熔断器熔断外，还将导致PT烧毁。
个别情况下，还会引起避雷器、变压器、断路器的套管发生闪络或爆炸。
(3)线路检修，事先不向调度部门申请办理停电手续，随意带负荷拉开分支线路隔离刀闸或带负荷拉开配电变压器的高压跌落开关，造成刀闸间弧光短路而引发谐振。
(4)当配电变压器内部发生单相接地故障时，故障电流将通过抗电能力强的绝缘油对地放电，也会产生不稳定的电弧激发电网谐振。
(5)运行人员送电操作程序不对，未拉开PT高压侧刀闸就直接带PT向空母线送电，引起PT铁磁谐振。
2.谐振的处理(1)当出现空母线谐振时，不宜拉开PT的隔离刀闸，应考虑增大母线电容和并联电感，即合上一条空载线路或者空载的变压器来破坏谐振条件，可使三相电压恢复平衡。
(2)在PT高压线圈中性点的接地线中串接一只约5kΩ阻尼电阻(在一次侧中性点串接阻尼电阻会影响二次侧反映单相接地故障的灵敏度，且在相电压有同期装置的回路中一般不宜采用)。
相当于在零序阻抗上并联一个电阻，可以有效地抑制单相接地故障引起的谐振。
(3)PT发生谐振时的电压是相电压的3倍，则在开口三角处将会产生100～200V电压，因此在PT开口三角处可并联一只220V/200W消谐灯泡(或选用220V/800W/60Ω标准电阻。
铁磁谐振定义
铁磁谐振是指一种物理现象，主要发生在带有铁磁元件的电路中，是由铁磁元件的非线性电感和铁磁元件的电磁耦合所引起的。
铁磁谐振具体指的是：当外施正弦交流电压加到电路中时，与铁磁元件的矫顽力Hc和磁滞回线宽度Br的乘积成正比，与其他因素无关。
这个现象被称为铁磁谐振。
铁磁谐振在电力系统中，当电压互感器铁芯饱和时可能发生，此时过激和谐波谐振也属于铁磁谐振。
为了避免铁磁谐振现象，通常会采取以下措施：
1.采用不带铁芯的电感元件或采用电容、电阻元件构成无源滤波
器，或者采用同步调相机、晶闸管等元件以构成有源滤波器。
2.尽量减小电压互感器的容量，采用电容补偿的方法使回路中发
生谐振时，因电容与电压互感器电感构成并联关系，可减小电压互感器容抗，从而降低产生铁磁谐振的电压。
3.在电压互感器二次侧开口三角形绕组两端并联阻尼电阻，同时
将开口三角形绕组两端对地并联电容器，以减小正常运行时三角形绕组中的电流。
4.在电压互感器二次侧开口三角形绕组两端并联阻尼电阻，同时
将开口三角形绕组两端对地并联电容器，以减小正常运行时三角形绕组中的电流。
请注意，以上信息仅供参考，如出现具体问题，建议咨询相关领域专家或使用相关领域的专业设备进行解决。
PT产生铁磁谐振的原因以及消谐原理
铁磁谐振发生后常常引起电压互感器（PT）烧毁、爆炸等恶性事故。
原因是电力系统中有大量的储能元件，如电压互感器、变压器、电抗器等电感元件，电容器、线路对地电容、断路器的断口电容等电容元件。
这些元件组成了许多串联或并联的振荡回路。
在正常的稳定状态下运行时，不可能产生严重的的振荡。
但当系统发生故障或由于某种原因电网参数发生了变化，就很可能发生谐振。
例如在中性点非有效接地系统，其中一相断线接地，受电变压器和相间电容；电压互感器和线路对地电容；空载变压器和空载长架空线路电容所形成的振荡回路，都有可能发生谐振。
谐振常常引起持续时间很长的过电压。
电压互感器一类的电感元件在正常工作电压下，通常铁芯磁通密度不高，铁芯并不饱和，如在过电压下铁芯饱和了，电感会迅速降低，从而与电容产生谐振，也就是常说的铁磁谐振。
铁磁谐振不仅可在基频( 50HZ )下发生，也可在高频(170HZ) 、低频(17HZ,25HZ) 下发生。
正常运行时，电压互感器开口三角的电压(3U0)理论上是0V,在实际运行中一般也不会超过10V。
当系统发生单相接地时，3U0将迅速升高，达到30到120V,形成过电压。
当系统上电时，由于三相不同期等原因，会在电压互感器中产生很大的谐波电流，导致互感器内部铁芯饱和了，造成二次侧的波形发生畸变，当畸变足够大时，就形成了铁磁谐振。
铁磁谐振产生的条件一般有：1、中性点非有效接地系统；2、非线性电感元件和电容元件组成振荡回路。
回路线性状态时的自振频率小于某此低频谐振频率，当铁芯饱和而电感减小时，回路自振频率增加，恰好等于某此低频谐振频率；3、振荡回路中的损耗足够小，所以谐振实际发生在系统空载或轻载时；4、电感的非线性要相当大；5、有激发作用时，即系统有某种过电压、电流的扰动，如跳、合闸，瞬间接地、瞬间短路等。
二次消谐原理：1、利用消谐装置实时监测PT 开口三角电压，运用DFT算法计算出零序电压四种频率的电压分量。
利用装置中压敏元件的电抗随谐波电压而变化，从而破坏PT铁磁谐振的产生条件。
PT发生铁磁谐振的解决措施
35kVPT故障的解决措施750kV吐鲁番变巴州变电站投运后多次发生35kV PT保险熔断故，我们认为主要是由于35kV发生单接地，消谐装置没有起到消谐作用导致PT发生铁磁谐振，造成35kV PT保险熔断。
1铁磁谐振的几个特点1.1对于铁磁谐振电路，在相同的电源电势作用下回路可能不只一种稳定的工作状态。
电路到底稳定在哪种工作状态要看外界冲击引起的过渡过程的情况。
1.2PT的非线性铁磁特性是产生铁磁谐振的根本原因，但铁磁元件的饱和效应本身也限制了过电压的幅值。
此外回路损耗也使谐振过电压受到阻尼和限制。
当回路电阻大于一定的数值时，就不会出现强烈的铁磁谐振过电压。
1.3对谐振电路来说，产生铁磁谐振过电压的必要条件是XL=XC，因此铁磁谐振可在很大的范围内发生。
1.4维持谐振振荡和抵偿回路电阻损耗的能量均由工频电源供给。
为使工频能量转化为其它谐振频率的能量，其转化过程必须是周期性且有节律的，即…1／n（n=1，2，3…）倍频率的谐振。
1.5PT的铁磁谐振一般应具备如下三个条件：1.5.1P T的非线性铁磁效应是产生铁磁谐振的主要原因；1.5.2P T感抗为容抗的100倍以内，即参数匹配在谐振范围；1.5.3要有激发条件，如PT突然合闸、单相接地突然消失（包括弧光接地）、外界对系统的干扰或系统操作产生的过电压等。
2铁磁谐振的常用消除办法2.1PT二次消谐法2.1.1在PT开口三角侧并联可控阻尼（微机消谐装置）由微机控制的智能消谐装置，当发生谐振时，装置的鉴频系统采集大约100ms（5周期）左右的数据量，通过FFT变换分析出谐波成分及幅值，相应地投入“消谐电阻”吸收谐振能量，消除铁磁谐振。
其缺点是：在谐振电流加大的情况下，100ms的采样时间使得谐振电流加热PT熔丝以足够充分的时间，可能在其投入消谐之前PT保险已经熔断，消谐电阻投入的瞬间PT一次的涌流也可能是PT保险熔断的最后一个砝码；如果系统中存在过电压保护装置，一些强烈的谐振过电压被限幅削顶，智能消谐装置的鉴频系统通过FFT算法反而得不出正确的结果，可能小于启动条件，出现据动的尴尬现象，任由谐振现象继续发展，直至损害的结果发生。
pt铁磁谐振产生的原因
pt铁磁谐振产生的原因
PT铁磁谐振是指在PT铁磁材料中，当该材料受到外加交变磁场作用时，它的磁化强度随着外加磁场频率的变化而发生共振现象。
PT铁磁谐振产生的原因如下：
1. 磁性材料的磁滞回线特性：PT铁磁材料的磁滞回线特性使
得其磁化强度在交变磁场作用下会有滞后效应。
当外加磁场频率接近PT铁磁材料的自然频率时，磁化强度会迅速增加，产
生较大的磁响应。
2. 自旋-声子耦合效应：PT铁磁材料中自旋与晶格之间存在相
互作用，这个相互作用可以通过自旋-声子耦合实现。
当外加
磁场频率接近PT铁磁材料的自然频率时，自旋和声子之间的
耦合效应会增强，从而引起材料的共振反应。
3. 核自旋的Larmor共振：PT铁磁材料中的原子核也会产生自旋，当外加磁场频率接近材料的Larmor共振频率时，原子核
自旋会在外磁场的作用下发生共振，从而引起材料的共振现象。
以上是PT铁磁谐振产生的主要原因，这些原因使得PT铁磁
材料在特定频率下对外加交变磁场具有较大的响应。
铁磁谐振原理
（1）铁磁谐振是电力系统自激振荡的一种形式，是由于变压器、电压互感器等铁磁电感的饱和作用续性、高幅值谐振过电压现象。
其主要特点为：1、谐振回路中铁心电感为非线性的，电感量随电流增大、铁心饱和而下降；2、铁磁谐振需要一定的激发条件，使电压、电流幅值从正常工作状态转移到谐振状态。
如电源电压暂时升高、系统受到较强烈的电流冲击等；3、铁磁谐振存在自保持现象。
激发因素消失后，铁磁谐振过电压仍然可以继续长期存在；4、铁磁谐振过电压一般不会非常高，过电压幅值主要取决于铁心电感的饱和程度。
(2)中文词条名：铁磁谐振过电压现象和消除办法是什么？英文词条名：答：现象：三相电压不平衡，一或两相电压升高超过线电压。
消除办法：改变系统参数。
（1）断开充电断路器，改变运行方式。
（2）投入母线上的线路，改变运行方式。
（3）投入母线，改变接线方式。
（4）投入母线上的备用变压器或所用变压器。
（5）将TV开口三角侧短接。
（6）投、切电容器或电抗器。
发生铁磁谐振的防范措施中国电力网 2008年1月9日13:47 来源：点击直达中国电力社区110 kV良站10 kV系统为中性点不接地系统，在10 kV系统出现A相单相接地时，发生10 kV母线干式电压互感器烧坏的故障。
事后检查，母线电压互感器本体炸裂、内部绝缘物喷出，非接地相B、C相一次熔丝熔断，母线电压互感器的避雷器未动作，中性点所接消谐电阻正常，中性点绝缘正常，励磁特性在正常范围，二次回路绝缘正常。
现分析单相接地时，电压互感器烧坏及铁磁谐振产生的原因。
电力系统中存在着许多储能元件，当系统进行操作或发生故障时，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，对电力系统安全运行构成危害。
在中性点不接地的非直接接地系统中，铁磁式电压互感器引起的铁磁谐振过电压是常见的，是造成事故较多的一种内部过电压。
这种过电压轻则使电压互感器一次熔丝熔断，重则烧毁电压互感器，甚至炸毁瓷绝缘子及避雷器造成系统停运。
铁磁谐振——精选推荐
主要目的是防止6KV系统的铁磁谐振1、谐振的电磁机理：母线系统发生铁磁谐振分并联谐振和串联谐振。
所谓并联铁磁谐振是指中性点不接地或小接地系统中，母线系统的对地电容3CE与母线电磁电压互感器PT（一次中性点接地）的非线性电感L组成的谐振回路，如图1（a）所示；所谓串联铁磁谐振是指大电流接地系统中，断路器断口均压电容C与母线电磁电压互感器PT的非线性电感L组成的谐振回路（待我厂网控SF6开关更换后，由于所有发电机出口、母联、分段、线路开关断口不存在并联电容，不会出现串联谐振）2、铁磁谐振与接地事故现象的异同点。
6KV母线互感器的一组二次侧绕组接成开口三角的形式，当母线发生单相接地时，6KV系统的零序电压（即中性点位移电压）就按变比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UN同样会反映至开口三角绕组的两端，从而发出假的接地信号，造成值班人员的误判断，但系统中实际并未出现接地故障点。
此时三相对地电压的变化与接地故障时的现象也截然不同。
3、磁谐振的后果。
谐振产生时，系统将出现过电压，并将绝缘薄弱处击穿；避雷器放炮；6KV母线电压互感器过电流烧损或一次保险熔断，从而导致低电压保护误动，厂用电源中断，导致停电、停机事故的发生。
4、铁磁谐振产生的原因：1）不接地系统的中性点位移电压，由于6KV母线中性点（23B及20B乙低压侧绕组为角形接线）不接地，将产生中性点位移电压ÚN。
ÚN的大小与铁磁谐振回路三相对地阻抗－PT非线性电感L、系统对地电容CE是否平衡有关，可按节点电压法求得、5、止铁磁谐振过电压的措施：为防止出现铁磁谐振过电压，应从设备、技术及操作上采取综合措施。
这些措施实施的目的，在于避免形成铁磁谐振的条件。
一般从以下几个方面考虑：①选择合理的运行方式及操作方式；②改变XL、XC的比值，躲开谐振区；③选择特性优良的PT；④保证断路器三相同期动作等等。
pt励磁特性对铁磁谐振的影响及检测研究
pt励磁特性对铁磁谐振的影响及检测研究磁谐振是物质在磁场中振动的一种物理现象，它扮演着重要角色，在许多领域，如量子力学、材料物理、电子技术等都有重要的应用。
近年来，随着磁性材料的快速发展，磁谐振的研究也受到了越来越多的关注。
磁晶体系中，在一定条件下，存在一种叫做极点谐振的特殊振动模式，同时存在一种叫做竞态谐振的振动模式。
两种模式都可以通过引入外部磁场来激发，由此产生了竞态磁谐振(PRT)的研究热点和进展。
PT励磁特性对铁磁谐振影响PT励磁是一种自发的励磁方式，它可以利用特定的励磁特性来激发磁谐振。
PT励磁特性对磁晶体系的磁谐振产生了很大的影响，可以提高其谐振的频率，但也会减小谐振的幅度。
PT励磁特性也可以用来更改磁谐振的方向，也就是说，它可以更改一般磁晶体系中的竞争谐振特性。
此外，PT励磁特性也可以影响铁磁谐振模式，可以阻止极点谐振模式的出现和发展，对极点谐振的发展起到调节作用。
此外，PT 励磁特性还可以改变外部磁场的强度，从而改变磁谐振的频率和振幅，从而影响其铁磁谐振特性。
铁磁谐振检测铁磁谐振的检测是极点谐振和竞争谐振检测中的重要部分。
铁磁谐振检测主要分为两种方法，一种是直接检测法，另一种是间接检测法。
直接检测法是以特定磁场作为外部功率，直接应用于磁体，检测晶体系中的磁谐振模式。
而间接检测法是利用外部磁场激发的磁谐振模式，检测特定频率的磁谐振模式。
研究为了更好地了解PT励磁特性对铁磁谐振的影响，需要对铁磁谐振的极点振动模式和竞争振动模式进行深入的研究。
此外，还需要重点研究PT励磁特性如何影响极点谐振和竞争谐振的振动模式，以及如何利用PT励磁特性来控制铁磁谐振的频率和方向。
最后，需要对磁谐振检测方法加以改进，以保证检测效率和精度。
结论PT励磁特性对铁磁谐振具有重要的影响，包括提高谐振频率，减小谐振幅度，改变谐振方向，影响极点谐振模式的出现和发展等。
因此，研究PT励磁特性对铁磁谐振的影响及检测方法将有助于深入了解磁谐振的机理，并为相关实验的成功奠定基础。
PT烧毁常见原因解析
PT烧毁的常见原因在中性点不接地的系统中，PT烧毁是相对常见的事故。
有时有的用户可能出于专业能力或商务方面原因直接对PT的产品质量提出置疑。
但除非有非常明确的证据，一般情况下应首先排除PT本身的质量问题以利于寻找真正的原因。
实际上从我司开关柜超过十年的运行经验看，现场发生的PT烧毁事故进行原因分析时还没有能明确或较明显定义为PT产品质量问题的事故案例。
除了PT二次被接线短接（如开口三角被短接）等错误造成外，以下是PT烧毁常见的几种原因：1. 铁磁谐振过电压：在中性点不接地系统中，正常运行时，由于三相对称，电压互感器的励磁阻抗很大，大于系统对地电容，即XL>XC，两者并联后为一等值电容，系统网络的对地阻抗呈现容性，电网中性点的位移基本接近于零。
但会对系统产生扰动，如:①单相接地，使健全相的电压突然升高，电压升至线电压;②单相弧光接地，由于雷击或其他原因，线路瞬时接地，使健全相电压突然上升，产生很大的涌流;③当电压互感器突然合闸时，其一相或两相绕组内出现巨大的涌流;④电压互感器的高压熔丝不对称故障等。
总之，系统的某些干扰都可使电压互感器三相铁心出现不同程度的饱和，系统中性点就有较大的位移，位移电压可以是工频，也可以是谐波频率（分频、高频），饱和后的电压互感器励磁电感变小，系统网络对地阻抗趋于感性，此时若系统网络的对地电感与对地电容相匹配，就形成三相或单相共振回路，可激发各种铁磁谐振过电压。
铁磁谐振过电压分为工频、分频和高频谐振过电压，常见的为工频和分频谐振。
当电压互感器的 激磁电感很大时，回路的自振频率很低，可能产生分频谐振;当电压互感器的铁心激磁特性容易饱和时或系统中有多台电压互感器、并联电感值较小、回路自振频率较高时，则产生高频谐振。
工频和高频铁磁谐振过电压的幅值一般较高，可达额定值的3倍以上，起始暂态过程中的电压幅值可能更高，危及电气设备的绝缘结构。
工频谐振过电压可导致三相对地电压同时升高，或引起“虚幻接地”现象。
铁磁谐振
铁磁谐振定义：设备的电容与邻接设备磁饱和电感之间的振荡。
铁磁谐振是电力系统自激振荡的一种形式，是由于变压器、电压互感器等铁磁电感的饱和作用引起的持续性、高幅值谐振过电压现象。
其主要特点为：1、谐振回路中铁心电感为非线性的，电感量随电流增大、铁心饱和而趋于平稳；2、铁磁谐振需要一定的激发条件，使电压、电流幅值从正常工作状态转移到谐振状态。
如电源电压暂时升高、系统受到较强烈的电流冲击等；3、铁磁谐振存在自保持现象。
激发因素消失后，铁磁谐振过电压仍然可以继续长期存在；4、铁磁谐振过电压一般不会非常高，过电压幅值主要取决于铁心电感的饱和程度。
铁磁谐振系统的中性点不接地系统，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：基波共振、高次谐波共振和分频谐波共振。
各种共振的表现形式如下：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。
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。
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。
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。
系统中存在哪几种谐振现象？为什么铁磁谐振最难预防？
系统中存在哪几种谐振现象？为什么铁磁谐振最难预防？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，谐振有如下三种不同的类型：（1）线性谐振谐振回路由不带铁芯的电感元件或励磁特性接近线性的带铁芯的电感元件和系统中的电容元件所组成。
在正弦电源作用下，当系统自振频率与电源频率相等或接近时，可能产生线性谐振。
（2）参数谐振谐振回路由电感参数作周期性变化的电感元件和系统电容元件组成。
当参数配合恰当时，通过电感的周期性变化，不断向谐振系统输送能量，将会造成参数谐振。
（3）铁磁谐振谐振回路由带铁芯的电感元件和系统中的电容元件组成。
受铁芯饱和的影响，铁芯电感元件的电感参数是非线性的，这种含有非线性电感元件的回路，在满足一定谐振条件时，会产生铁磁谐振。
系统由于电感、电容参数配合不当，出现的各种持续时间很长的谐振现象及其电压升高的谐振过电压。
常见的有线性谐振过电压、铁磁谐振过电压、参数谐振过电压。
那么为什么说铁磁谐振最难预防，它有什么特点和危害？铁磁谐振的特点（1）产生铁磁谐振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（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。
在开关操作或发生故障时，这些电感和电容元件可能形成不同自振频率的振荡回路，在外加电源作用下产生谐振现象，引起铁磁谐振过电压。
常见的铁磁谐振有PT断线谐振、传递过电压、电磁式电压互感器引起的铁磁谐振和串联电容补偿线路中的铁磁谐振。
铁磁谐振不仅能够破坏电气设备的绝缘、烧毁设备，还可能影响过电压保护装置的正常工作。
因此，铁磁谐振过电压是谐振过电压中最常见的，也是最难以预防的。
一起铁磁谐振引起的PT故障原因分析
2、龙北I线线路发生B相接地是本次故障的直接诱因。
3、35kV开关柜II段母线电压互感器为电磁式电压互感器。系统发生了铁磁谐振，PT不能承受相间电压，引起发生设备烧损，进而发展成为相间故障，是本次事故的直接原因。
3．处理方案
试验人员对35kVII母线进行耐压试验，结果合格。线路运维人员巡线发现，龙北I线线路走廊有穿越小树林地段，并且有树枝灼烧痕迹，由于风摆作用，造成线路间隙放电，造成线路单相接地事故。检修人员对龙北I线开关进行试验，结果合格，将35kVII段PT退出运行，并联系设备厂家，并与技术人员进行了咨询，在PT一次侧的中性点与地之间串接L型消谐器，并将35kVII母线恢复送电。
图7为35kVII母差动录波报告，可见II母小差A相故障电流半个周波之后C相出现故障电流。
图7 35kVII母差动录波报告
综合分析所有故障信息，本次故障过程为：35kVII段母线运行，系统发生B相接地，A、C相电压升高，引发C相PT烧损，进而引起A、B相相间短路，持续约1个周波后发展为三相短路。经过讨论，初步得出如下结论：
Keywords：electromagnetic voltage transformer ferroresonance saturation elimination
0．引言
目前，我国电力系统变电站10 ~35kV母线上的电互感器绝大部分采用电磁式电压互感器，当电压互感器自身的感抗和系统对地电容达到一定的参数条件时，如架空线路对地间歇性电弧放电、系统电压不稳定等，就会发生铁磁谐振产生过电压和过电流，损坏设备造成事故。[1]
一起铁磁谐振引起的PT故障原因分析
摘要：结合一起铁磁谐振引起的PT故障事件，对铁磁谐振产生的原因、后果进行了深刻剖析，提出了抑制铁磁谐振过电压的措施。
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平行线路间的传递过电压
在超高压线路上常采用单 相重合闸装置， 相重合闸装置 ， 传递过电 压在相间产生 健全相B 健全相 B 、 C 的工作电压和 负载电流通过相间互电容和 互电感对A 互电感对 A相产生静电和电 磁感应， 磁感应，在故障点仍有一定 数值的接地电流， 数值的接地电流，称为潜供 电流 电弧瞬间熄灭后，同样由于相间的耦合作用， 电弧瞬间熄灭后，同样由于相间的耦合作用，故障点立 即出现恢复电压，增加了故障点自动熄弧的困难， 即出现恢复电压，增加了故障点自动熄弧的困难，致使 自动重合闸失败
静电传递回路
例：额定电压为66/10kV的变压器 额定电压为66/10kV的变压器
低压侧每相对地电容： 低压侧每相对地电容： 断路器闭合时：C0=6500pF 断路器闭合时： 6500pF 断路器断开时： 1500pF 断路器断开时：C0=1500pF 变压器高、低压绕组的互电容： 变压器高、低压绕组的互电容： C12=2000pF 2000pF
谐振过电压谐振过电压传递过电压
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，可能出现明显的零序工频电压， 作时，可能出现明显的零序工频电压 ，通过静电 和电磁耦合在相邻输电线路之间或变压器绕组 和电磁耦合在相邻输电线路 之间或变压器绕组之 相邻输电线路之间或变压器绕组之 间产生工频传递现象 若与接在电源中性点的消弧线圈或电压互感器等 铁磁元件组成谐振回路， 铁磁元件组成谐振回路，还可能产生线性谐振或 铁磁谐振传递过电压
→∞， ωC =1/ 2ωL，E→∞， 发生谐振，其实不会 。 C 上电压升高到一定 转为L 值，C 转为L
ωC +1/ ωL 1 ≥ 2ωC −1/ ωL 2
ɺ EO 、ɺ A 同相，且 E 同相，
，
O′偏移至电压三角形之外
ɺ ɺ ɺ I A + IB + IC = 0
造成一相 （ 饱和相 ） 电压升 高的现象
在上例中，10kV侧接有电压互感器 在上例中，10kV侧接有电压互感器
如考虑互感器饱和的励磁特性
1 1 XC = = =148.1kΩ ωC ω(C12 +3C0 )
满足产生铁磁谐振的条件： 满足产生铁磁谐振的条件 ：
XL =167kΩ > XC
低压侧断路器合闸 ----消弧线圈接入 ----消弧线圈接入
潜供电流的横分量
健全相B 健全相B、C通过相间互电容C12经接地弧道注入大地的 通过相间互电容C 电流， 电流，称之为潜供电流的横分量
ɺ ɺ I x = ωC12 EB + EC = ωC12EA
弧隙间的恢复电压
UA = EA 2C12 ⋅ 2 2C12 + C0
对于给定的长度的线路， 对于给定的长度的线路，Ix 、 UA值不变 ， 与故障点位置 值不变， 无关
潜供电流中电磁分量较弱， 潜供电流中电磁分量较弱 ， 主要是静电 分量 潜供电流和恢复电压太大， 潜供电流和恢复电压太大 ， 会使电弧发 生重燃而延迟灭弧， 或者不能最终灭弧。 生重燃而延迟灭弧 ， 或者不能最终灭弧 。 这是确定单相重合闸的停电间隔时间， 这是确定单相重合闸的停电间隔时间 ， 甚至是能否采用单相重合闸的关键问题
C12 66 2000 U2 =U0 = × =11.72 kV C12 + 3C0 3 2000 + 3×1500
是低压侧额定电压的2 03倍 是低压侧额定电压的2.03倍，而断路器闭合 机的对地电容) 机的对地电容) 时，传递过电压
(计及发电
C12 66 2000 U2 =U0 = × = 3.55 kV C12 + 3C0 3 2000 + 3×6500
谐振过电压谐振过电压电磁式电压互感器铁芯饱和引起的过电压
电磁式电压互感器铁芯饱和 引起的过电压
在电网出现某些扰动 在电网出现某些 扰动 ， 如电压互感器的突然合 扰动， 闸 、 瞬间单相弧光接地使健全相电压突升至线 电压、 电压 、 故障相接地消失时可能有电压的突然上 升 ， 在这些暂态中的涌流使电压互感器三相电 感饱和， 且饱和程度不同， 感饱和 ， 且饱和程度不同 ， 电网三相对地阻抗 明显不同， 出现较大的工频位移电压 工频位移电压， 明显不同 ， 出现较大的 工频位移电压 ， 也可能 激发起谐波谐振过电压 激发起谐波谐振过电压
500kV输电线路有无电抗器补偿时 500kV输电线路有无电抗器补偿时 潜供电流与可能自灭时间（90%） 潜供电流与可能自灭时间（90%）
无电抗器补偿时潜供电流与可能自灭时间
潜供电流（有效值A） 潜供电流（有效值A 8 12 14 自灭时间（s）（概率为90%） 概率为90%） 自灭时间（ ）（概率为 <0.1 0.15~0.10 0.25~0.18
低压侧断路器断开
低压侧接有电压互感器 正常运行时接近空载状态， 正常运行时接近空载状态，且 ωL >1/ 3ωC0 ，并联后的等值 电容很小， 电容很小，传递过电压很高 铁芯饱和，电感值减小， 铁芯饱和，电感值减小，会出现 ωL =1/ 3ωC0 的状态，发生 的状态， 并联谐振， 全部加在低压侧， 铁芯更加饱和， 并联谐振 ， U0 全部加在低压侧 ， 铁芯更加饱和 ， 3C0 与 L 并联后等值为电感， 并联后等值为电感，直至该电感与 C12 组成串联谐振 （铁 磁谐振） 磁谐振）
1、工频位移过电压产生机理
中性点绝缘系统带有Y 中性点绝缘系统带有Y0联接 的电压互感器的三相电路
等值电路
电压互感器各相激磁电感为 LA、LB、LC ，各相导 线及母线的对地电容为C 线及母线的对地电容为 C0 ， 并联后的导纳分别为 YA、YB、YC
正常运行时， 正常运行时，互感器励磁感抗 ωL很大，电网对地 很大， 阻抗是以导线对地电容C 的容抗1 为主， 阻抗是以导线对地电容C0的容抗1/ωC0为主，三相 基本平衡，电网中性点对地电压E 很小， 基本平衡，电网中性点对地电压E0很小，接近零 中性点电位偏移
消弧线圈过补偿运行， 消弧线圈过补偿运行 ， 3C0 与 L 并联后的等值阻抗为感 组成串联线性谐振回路， 性，与C12 组成串联线性谐振回路，传递过电压严重威 胁发电机的绝缘， 胁发电机的绝缘，其谐振条件为
ωL =
1 ω(3C0 + C12 )
消弧线圈欠补偿运行， 消弧线圈欠补偿运行 ， 3C0与 L并联后的等值阻抗为容 电容传递回路，传递过电压比过补偿低， 性，电容传递回路，传递过电压比过补偿低，脱谐度越 小等值电容越小， 小等值电容越小，在低压侧出现的传递过电压越接近值 U0，不会发生谐振现象
第三种：两相因严重饱和而导纳呈感性 ， 一相仍为容性 。 第三种 ： 两相因严重饱和而导纳呈感性， 一相仍为容性。 相互感器不饱和， 若A相互感器不饱和，其等值电容为 C，B、C 两相等值 电感为 L
绕组间的传递过电压
在系统不正常时， 在系统不正常时，中性点不 接地变压器产生的中性点位 移电压，即工频零序电压， 移电压，即工频零序电压， 通过绕组之间电容传递到低 压侧， 压侧，使整个低压系统的对 地电位提高
C12 U2 = U0 C12 + 3C0
C0：包括发电机、母线和变压器 包括发电机、 低压绕阻在内的每相对地电容
潜供电流的纵分量
由B、C相负载电流通过互感M产生的电磁感应电动势： 相负载电流通过互感M产生的电磁感应电动势：
ɺ ɺ EM = ωM I B + IC
互电势、故障相对地电容、 互电势 、故障相对地电容、故障点的接地弧道构成一个 回路， 回路，提供潜供电流的纵向分量 互电势与线路长度成正比， 互电势与线路长度成正比，潜供电流的纵分量的大小及 方向与故障点位置有关， 方向与故障点位置有关，恢复电压也如此
U0 = 66/ 3 kV
当高压侧发生单相接地故障时， 当高压侧发生单相接地故障时，零序电压等于相电压
U0 = 66/ 3 kV
低压侧断路器断开
低压侧未接电压互感器 C0 值较小 ， 传递电压很高 ，将会出现三相对地电压的不 值较小，传递电压很高， 平衡， 一相低两相高， 继电保护可能发出“ 接地” 信号， 平衡 ， 一相低两相高 ， 继电保护可能发出 “ 接地 ” 信号 ， 即所谓“虚幻接地”现象，例中10kV侧的传递过电压 即所谓“虚幻接地”现象，例中10kV侧的传递过电压
传递过电压的危害
可能产生谐振（ 线性或铁磁谐振） 可能产生谐振 （ 线性或铁磁谐振 ） ； 可能出现传递过 电压接近U 电压接近U0 传递过电压虽然不高， 传递过电压虽然不高 ， 但与正序电压叠加的结果导致 三相对地电压的不平衡， 出现一相、 二相、 三相对地电压的不平衡 ， 出现一相 、 二相 、 甚至三相 电压同时升高的严重现象 所有的电压传递现象，不论是否引起谐振， 所有的电压传递现象 ， 不论是否引起谐振 ， 都是把一 个电压等级系统的零序电压传递到另一电压等级系统。 个电压等级系统的零序电压传递到另一电压等级系统 。 在后一系统中造成“ 虚幻接地” 现象， 在后一系统中造成 “ 虚幻接地 ” 现象 ， 使系统中的电 压互感器测到零序电压， 压互感器测到零序电压，并发出接地指示
Hale Waihona Puke 递过电压的限制措施避免产生零序电压是根本措施， 避免产生零序电压是根本措施， 如尽量使断路器三相 同期动作， 不出现非全相操作。 对于110~220kV的空 同期动作 ， 不出现非全相操作 。 对于 110~220kV 的空 载变压器，如其中性点不接地， 载变压器，如其中性点不接地，在操作时应临时接地 避免回路参数形成谐振 在低压侧未装消弧线圈和对地电容很小的情况下， 在低压侧未装消弧线圈和对地电容很小的情况下， 低 压侧加装对地电容（ 以上） 压侧加装对地电容（0.1µF以上）即可限制电容传递过 电压 装有消弧线圈时，应增大脱谐度， 装有消弧线圈时 ，应增大脱谐度， 若要求限制传递至 副方的电压不超过 U0 ，在过补偿条件下，υc 满足 ： ′ 在过补偿条件下，