电网产生铁磁谐振的机理及防范措施

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电力系统铁磁谐振的产生及消除措施

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如发电机、变压器、电压互感器、电抗器、消弧线圈等和系统的电容元件，电线路、如输电容补偿器等形成共谐条件，激发持续的铁磁谐振，使系统产生谐振
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摘要：电力系统中有很多铁芯电感元件，系统发生故障或开关操作时，外加电源的作用下，些电感可能与电容（导线电当在这如容）生铁磁谐振过电压。它会破坏电气设备的绝缘，至会烧毁电气设备，产甚严重威胁着电力系统的安全、定运行。本文分析了电稳力系统铁磁谐振过电压的产生原理，生原因，产并提出了具体的防范措施。关键词：电压互感器；铁磁谐振；电感倒闸操作引发电流、的冲击扰动，有可能０即开口电压就，三角绕组被短接，当于电压互感器Ｔ相发生铁磁谐振。当ＰＴ发生谐振以后，芯里产型等值电路的二次测短路。铁生零序磁通，这个磁通在开口三角线圈里感应３．２将互感器高压侧中性点经高阻抗（零序出零序电压，现行的铁芯截面积小，一般运互感器或可变电阻）。接地过电压田。过电压造成励磁电流剧增，有时可达行在励磁曲线的饱和点以下，一般在线电压下在三相电压互感器高压侧中性点串入１台额定电流的几十倍，持续时间较长，就会造成熔就饱和了，导致的感抗ｘ严重下降，这样就单相电压互感器的高压线圈，而其低压线圈则断器的熔断，设备的烧损或爆炸，乃至大面积停和线路或母线对地电容Ｘ组成了谐振回路。串人三相电压互感器低压侧的中性点接地回路电事故目。２．２不对称接地故障引起的铁磁谐振中。正常运行时三相电压互感器的中性点电位１中性点不接地系统中铁磁谐振的产生原在中性点不接地系统中，当发生单相接地接近０ ’ 单相电压互感器中没有电流流过。当系理故障时，电网电压、维持不变，相位故障相电压统内出现一相接地时，两正常相的对地电压升如图１所示，电源变压器中性点不接地，为下降为近似零值，非故障相上升为额定电压近高１３倍。．２但由于三相电压互感器的中性点对７了监视绝缘，电压互感器的一次绕组中性点直似值的１３倍，．２当系统接地故障消除后，７非接地之间串联了１台单相电压互感器的高压线接接地，其励磁电感分别为Ｌ、与并联地相在过电压期间，Ｉ、ＩＬ其Ｌ由于线路电容的作用，已对圈，这样就相当于增加了每一相的励磁电感，因的电容ｃ代表该相导线和母线的对地电容。Ｃ线路充人电荷，这部分电荷在陛点不接地系此铁芯中磁通不会升高到严重饱和的状态口能。。。与励磁电感并联后的导纳为、ｗＹ、。Ｙ统中，只能对电压互感器的高压绕组电感线圈够使电压互感器各相电压保持在正常相电压附在正常运行条件下，磁电感Ｌ－＝故放电，而流人大地，在这个电压瞬变过渡过程近而不饱和，励￣ＬＬ，ｖ提高了电压互感器零序励磁特性，Ｙ＝ｖ三相对地负载是平衡的，ｕ￣，ＹＹ中性点电位中，非接地相电压互感器一次绕组励磁电流突降低电压互感器的一次电流，，同时也保持了接为零。然出现数倍于额定电流的峰值电流，可将一次地指示装置对零序电压幅值和相位的灵敏度，当电网中发生冲击扰动，例如电源合闸至电压互感器保险熔断甚ｊ烧毁Ｉ另外除三相是一种比较优越的消谐方法。但是单相电压互呷。空母线使互感器一相或两相出现涌流现象，或电压互感器外，的主变、其余配变中性点均不接感器型号的选取要依据实际情况来选择，如有线路瞬间单相弧光接地（或熄弧），后健全相（或地，当系统发生一个周波重燃多次的弧光断续观认为，当选取与三相电压互感器变比相应故障相）突然升高也会出现很大涌流，电压造成接地时，电压互感器成为系统对地放电的通道。等的单相电压互感器。该相互感器磁路饱和，电感Ｌ相应减小，励磁这其放电电流可达２Ａ左右，是一般电压互感器一３＿电源变压器中性点经过消弧线圈接３将样三相对地负荷就变得不平衡，中性点出现位次额定电流２００倍左右，这样重燃多次断续放地。移电压，其值为电，可能造成电压互感器因剧烈发热而烧毁。在中性点经消弧线圈接地的情况下，其电２，３串联谐振感值远比互感器的励磁电感小，回路的零序自ｅ－ｏ－－一㈩串联谐振的现象：电压升高、线表计摆动，振频率决定于电感和电容，感器所引起的谐互式中：赢为中性点位移（对地）电压；电压互感器开口三角形电压超过１０。电线振现象也就成为不可能。３Ｖ系统发生谐振０Ｖ输５Ｋ为三相电源电压；路中的导线断落、断路器非全相运行以及熔断时，可采取此法。需要指出的是，加装消弧线圈为三相励磁电感与母线电容并联器的一相或两相熔断也可能使系统中的电感、以后，系统中若发生断线故障或出现纵向不对后的导纳。电容元件形成串联谐振回路，中电感一般是称电压时，消弧线圈可能与系统电容和电压互其在正常运行情况下，由于电压互感器励磁指空载或轻负载变压器的励磁电感等，电容一感器励磁电感之间呈现串联谐振状态，同样可阻抗很大各相导纳呈现容性，而扰动结果使ｖ般是指导线的对地和相问电容，或电感线圈的能引起铁磁谐振问题。因此加装消弧线圈抑制相和Ｗ相电感即ＬＶ和Ｌ减小，电感电流增对地杂散电容等。Ｗ因此，中．在性点不接地的系统铁磁谐振的问题需要针对配电网特点考虑这种大，可能使ｖ相和ｗ相导纳变成感性，构成如网络中，断线谐振出现的频率非常高，并且会造可能性。图１所示的等值电路图，导纳和容性导成各种严重后果。而且由于铁芯的磁饱和引起感性４结论纳相互抵消，使总导纳Ｙ＋ｖＹ显著减小，电流、波形的畸变，ｕＹ＋ｗ电压即产生了谐波，谐振使通过以上分析，中性点不直接接地系统中位移电压Ｅ大为增加’ ０，如果参数配合适当，总回路还会对谐波产生谐振。产生的铁磁谐振过电压会对电力系统造成严重导纳接近于零，就产生了串联谐振现象，中性点３消除铁磁谐振的措施的后果，因此采用将电压互感器开口三角短接位移电压将急剧上升日。引起电磁式电压互感器为了限制和消除这种零序性质的谐振过电或电压互感器中性点经高阻抗接地等措施可大励磁电流急剧上升等，即铁磁谐振现象。压，采用下列措施将取得显著效果。但根据某高大减少铁磁谐振的发生，至于采用何种消谐方２常见的铁磁谐振过电压现象校仿真研究结果，任何措施都有一定局限性，不法，根据当地系统的实际情况，应该结合系统的２运行开关操作引起的铁磁谐振ｌ是绝对可靠的，采用时应予以注意。运行方式，在充分借鉴和积累的基础上，分别采在中性点不接地系统中运行的接地电压互３在剩余电压绕组开口三角端子并接一取措施，．１以达到预期的目的。感器，其每相绕组和线路每相电容并联，形成并个电阻Ｒ或加装专用消谐器。参考文献联谐振回路，在暂态激发的条件下，、闸，如开合在电网正常运行时，开口三角绕组端口基【刘晖．电力系统铁磁谐振过电压叨江西电１】浅析．本无电压，如果在端口力．０６２ｏ．上接人电阻Ｒ不消耗李顺福．电压互感器铁芯饱和谐振过电压的分能量，当系统因单相接析及预防措施青海电力，０３．２０．地故障而发生中性点偏［】３凌子恕．高压互感器技术手册北京：中国电ｏ５移时，开口三角绕组端力出版社２ｏ．Ｌ二二二二二］一＿Ｉ口出现电压，Ｒ消耗能郭景武，荣新消谐装置在电力系统中的应张量，而且Ｒ值越小，消用分析天津电力技术，０５．２０年增刊．（原理接线图ａ）（等值电路图ｂ）耗能量越多，限制谐振【ｌ５黄建硕铁磁分频谐振过电压的产生、害及危图１中性点不接地系中电压互感器谐振接线图统的作用越明显。如果Ｒ措施加．＝电工技术应用，０７２０．

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。

发生铁磁谐振的防范措施

发生铁磁谐振的防范措施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。

在一定的电源作用下会产生串联谐振现象，导致系统中出现严重的谐振过电压。

1 电压互感器引起铁磁谐振的原因分析在中性点不接地系统中，为了监视对地绝缘，母线上常接有Y接线的电磁式电压互感器，如图1所示，图中u0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，R0为中性点串联消谐电阻。

在正常运行状态下电压互感器励磁感抗很大，其数值范围在兆殴级以上且各相对称。

C数值视线路长短而定，线路愈长容抗愈小，即以 1 km线路而言，其每相对地电容约0.004μF ，故其容抗小于1 MΩ，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U-I特性如图2所示。

由图2可见，曲线的起始一段接近直线，其电感相应地保持常数。

当激磁电流过大时，铁芯饱和，则L值随之大大降低。

正常运行时铁芯工作在直线范围，当系统中出现某些波动，如电压互感器突然合闸的巨大涌流、线路瞬间单相弧光接地等，使电压互感器发生三相不同程度的饱和，以至破坏了电网的对称，电网中性点就出现较高的位移电压，造成工频谐振或激发分频谐振。

浅析铁磁谐振现象产生的原因和消除措施

浅析铁磁谐振现象产生的原因和消除措施摘要：高压系统谐振过电压是电力系统常见的故障现象之一，其实质是电磁式电压互感器励磁特性饱和，在特定的运行条件下激发铁磁谐振，从而电力设备和系统安全运行带来危害。

文章从故障实例入手，分析了铁磁谐振产生的机理、类型以及铁磁谐振的特性，并提出多种消除谐振的措施。

关键词：铁磁谐振；过电压；产生条件；影响因素；消除措施高压系统谐振过电压是电力系统常见的故障现象之一，其实质是电磁式电压互感器（以下简称TV）励磁特性饱和，在特定的运行条件下激发铁磁谐振。

由于谐振时会产生很高的过电压，危及电力设备和系统安全运行，因此必须采取有效的消除和防护措施。

电力系统的铁磁谐振可分两大类：一类是在66 kV及以下中性点不接地系统中，由于对地容抗与电磁式电压互感器励磁感抗的不利组合，在系统电压大扰动（如遭雷击、单相接地故障消失过程以及开关操作等）作用下而激发产生的铁磁谐振现象；另一类是发生在220 kV（或110 kV）变电站空载母线上，当用220 kV、110 kV带断口均压电容的主开关或母联开关对带电磁式电压互感器的空母线充电，或切除带有电磁式电压互感器的空母线时，操作暂态过程使连接在空母线上的电磁式电压互感器组中的一相、两相或三相激发产生的铁磁谐振现象。

1故障实例佛子岭水电站地处山区，高压线路架设于崇山峻岭之中，雷雨季节遭受雷击几率较高，铁磁谐振过电压现象时有发生。

2007年7月某日，雷击后，该站发生35 kVⅡ段母线电压一相降低，另两相升高（超过线电压）现象，发“单相接地”信号并熔断2TV高压保险。

35 kV系统接线图如图1所示。

其时，35 kVⅠ、Ⅱ段母线并列运行，两回出线空载。

1TV 与2TV的型号分别为：YDJJ-35、JDJJ2-35。

2008年某日，110 kV母线停电操作过程中，当拉开最后一台高压开关时，母线电压瞬时升高，二次保护回路电压继电器线圈烧毁，如图2所示。

TV型号是JCC6-110，高压开关型号是SW4-110Ⅱ，双断口带有均压电容器。

铁磁谐振的产生及防范措施

铁磁谐振的产生及防范措施周烨新疆伊犁电力有限责任公司（伊宁835000）摘要：电网的不断发展使线路参数发生变化，铁磁式电压互感器的大量使用，使电网产生铁磁谐振的可能性增大。

所以，为了使电网安全可靠供电，必须采取有效措施防止铁磁谐振的发生。

关键字：非线性谐波；谐振过电压；电感和电容；消谐措施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。

（5）谐振过电压属于内部过电压的一种，主要产生的原因是由于电力系统中存在电感和电容等储能元件。

在某些情况下，如电压互感器铁磁饱和、非全相拉合闸、输电线路一相断线并一端接地等，在部分电路中形成谐振。

铁磁谐振有两个特点：（1）当电源的电压和频率一定时，L和C的参数在比较大的范围内都可能发生谐振；（2）发生谐振时，在电容及电感上的过电压虽然比电源电压高，但它们是定值，不会趋向于无限。

这种过电压倍数一般为1.5～2.5倍相电压，极个别可达3.5倍以上。

1产生的原因1.1接线方式方面具备如下特点：电源的中性点不接地，有星接的中性点接地的电压互感器；母线及其有电联系的系统有一定数值的等值电容。

1.2电路中必须具有下述条件：铁芯电感的起始值和等值电容组成的自振频率小于并接近于共振频率。

这一来，若电感数值减小，回路的自振频率都能增加到恰好等于共振频率；电路中电阻应小于某临界值；非线性电感的变化范围应足够大。

1.3设备方面的原因：电压互感器的伏安特性不好，铁芯过早饱和；母线上接有空载架空线路或电缆线路；开关检修质量不良，特别是三相不同时合闸。

电力系统中产生铁磁谐振过电压的原因

电力系统中产生铁磁谐振过电压的原因电力系统中的铁磁谐振过电压是指在一些特定的运行条件下，电力系统中的铁磁元件（如变压器、电感器等）由于谐振现象而产生的过电压。

这种过电压会对电力设备和系统的安全稳定运行产生不利影响，因此对于铁磁谐振过电压的产生原因进行深入的研究和分析具有重要意义。

铁磁谐振过电压的产生主要是由于电力系统中的谐振特性和非线性特性的相互作用引起的。

具体而言，以下是造成铁磁谐振过电压的几个主要原因：1. 谐振频率与系统频率接近：电力系统中的铁磁元件具有一定的谐振频率。

当系统频率与铁磁元件的谐振频率接近时，就容易引发谐振现象，从而产生过电压。

这是因为谐振频率附近会出现共振现象，电力系统中的能量在谐振回路中积累，导致过电压的产生。

2. 非线性特性引起的谐波：电力系统中存在各种非线性元件，如变压器的磁化曲线非线性、饱和等。

这些非线性特性会引起系统中谐波的产生和传播，进而导致铁磁谐振过电压的产生。

当谐波频率与铁磁元件的谐振频率相近时，谐波能量会在铁磁元件中积累，导致过电压的产生。

3. 谐振回路的存在：电力系统中的变压器、电感器等铁磁元件与电容器、线路等组成了谐振回路。

当这些元件的参数满足一定的条件时，谐振回路就会形成，从而引起谐振现象和过电压的产生。

4. 突变负载的突发性变化：电力系统中的负载存在突变的情况，例如突然断开大负载或突然接入大负载。

这样的突变负载会导致电力系统中的谐振频率发生变化，从而引起铁磁谐振过电压的产生。

为了避免铁磁谐振过电压对电力系统的影响，可以采取以下几种措施：1. 谐振频率的分析和计算：对于电力系统中的铁磁元件，需要进行谐振频率的分析和计算。

这样可以了解系统中是否存在谐振频率接近的情况，并采取相应的措施来避免谐振现象的发生。

2. 谐振回路的设计和调整：在电力系统的设计和运行过程中，需要合理设计和调整谐振回路。

这包括选择合适的元件参数、合理布置线路等，以降低谐振回路的谐振能力，减少谐振过电压的产生。

农村电力网产生铁磁谐振的机理及防范措施

农村电力网产生铁磁谐振的机理及防范措施摘要：本文分析了电力系统铁磁谐振过电压的产生原理，产生原因，并提出了具体的防范措施关键词：农村电网；铁磁谐振；防范措施引言电网运行中，正常时中性点不接地系统PT铁芯饱和易引起谐振过电压；中性点不接地方式发生单相故障可引起谐振过电压。

运维人员操作或事故处理方法不当亦会产生谐振过电压。

另外设备设计选型、参数不匹配也是谐振过电压产生原因。

一、电力系统铁磁谐振原理电磁式电压互感器正常工作时，低压侧的负荷很小，接近空载，高压侧具有很高的励磁阻抗，在受到某些大的冲击或扰动干扰时，如中性点不接地系统非同期合闸，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，电压互感器电感的非线性效应使励磁电流的波形发生畸变，将工频电源能量转化为谐波能量，由此产生的谐波会成为引发谐振的谐波源，电压互感与导线对地电容或其它设备的杂散电容间形成了单相或三相谐振回路，并激发起谐波的铁磁谐振过电压。

由于回路参数及外界激发条件的不同，可能造成分频、工频或高频铁磁谐振过电压。

三相电网各相导线之间及各相对地之间，沿导线全长都分布有电容。

当中性点不接地电网发生单相接地故障时，故障相的对地电容为零，另外两相的对地电压升高到1.732倍。

相电压升高若未超过安全电压设计的绝缘强度，但是会导致其对地电容的增加，单相接地时电容电流为正常运行时一相对地电容电流的3倍。

当该电容电流较大时，较易引起间歇电弧，对电网的电感和电容的震荡回路产生过电压，其值可达2.5到3 倍的相电压。

电网电压越高，由其引起的过电压危险越大。

相关研究表明，电磁式电压互感器饱和引起铁磁谐振过电压的有如下几个必要条件：（1）电源变压器中性点不接地，包括经消弧线圈接地时消弧线圈脱离运行的情况，电压互感器中性点接地，电压互感器伏安特性较差。

（2）电网参数和互感器参数的不利组合。

（3）有强烈的冲击扰动发生，如断路器合闸；雷击线路引起单相瞬间接地；持续性单相接地故障的切除以及来自另一高压绕组的传递过电压等。

电力系统谐振原因及处理措施分析

一、概述铁磁谐振就是由铁心电感元件,如发电机、变压器、电压互感器、电抗器、消弧线圈等与与系统的电容元件,如输电线路、电容补偿器等形成共谐条件,激发持续的铁磁谐振,使系统产生谐振过电压。

电力系统的铁磁谐振可分二大类:一类就是在66kV及以下中性点绝缘的电网中,由于对地容抗与电磁式电压互感器励磁感抗的不利组合,在系统电压大扰动(如遭雷击、单相接地故障消失过程以及开关操作等)作用下而激发产生的铁磁谐振现象;另一类就是发生在220kV(或110kV)变电站空载母线上,当用220kV、110kV带断口均压电容的主开关或母联开关对带电磁式电压互感器的空母线充电过程中,或切除(含保护整组传动联跳)带有电磁式电压互感器的空母线时,操作暂态过程使连接在空母线上的电磁式电压互感器组中的一相、两相或三相激发产生的铁磁谐振现象,即串联谐振,简单地讲就就是由高压断路器电容与母线电压互感器的电感耦合产生谐振由于谐振波仅局限于变电站空载母线范围内,也称其为变电站空母线谐振。

二、铁磁谐振的现象1、铁磁谐振的形式及象征1)基波谐振:一相对地电压降低,另两相对地电压升高超过线电压;或两相电压降低、一相电压升高超过线电压、有接地信号发出2)分次谐波:三相对地电压同时升高、低频变动3)高次谐波:三相对地电压同时升高超过线电压2、串联谐振的现象:线电压升高、表计摆动,电压互感器开口三角形电压超过100V三、铁磁谐振产生的原因及其分析:1、铁磁谐振产生的原因:1)、有线路接地、断线、断路器非同期合闸等引起的系统冲击2)、切、合空母线或系统扰动激发谐振3)、系统在某种特殊运行方式下,参数匹配,达到了谐振条件2、串联谐振产生的原因:进行刀闸操作时,断路器隔离开关与母线相连,引发断路器端口电容与母线上互感器耦合满足谐振条件3、电力系统铁磁谐振产生的原因分析电力系统就是一个复杂的电力网络,在这个复杂的电力网络中,存在着很多电感及电容元件,尤其在不接地系统中,常常出现铁磁谐振现象,给设备的安全运行带来隐患,下面先从简单的铁磁谐振电路中对铁磁谐振原因进行分析。

浅谈电力系统中的铁磁谐振原因及消除谐振的办法

浅谈电力系统中的铁磁谐振原因及消除谐振的办法浅谈电力系统中的铁磁谐振原因及消除谐振的办法摘要:本文主要论述了电力系统中的铁磁谐振产生的主要原因、发生谐振时的现象、危害以及消除谐振的办法前言：近年由于泸州电网的快速发展、再加上今年又是电网建设年，泸州电网也进行了大量的改造和扩建工程，大到500kV、小到10kV配网都有较大的变化，使得整个网络变得更加复杂、灵活、坚强。

但就是因为电网结构的较大变化(如中低压电网的扩大，出线回路数增多、线路增长，电缆线路的逐渐增多，中低压电网对地电容电流亦大幅度增加等)以前电网中少有发生的铁磁谐振现象，现在却时有发生，由于谐振时会产生过电压，给电网安全造成了积大的威胁，如不采取有效的消除措施，可能会造成设备损坏、甚至还会诱发产生更为严重的电力系统事故。

下面就电网中的铁磁谐振谈谈我个人的认识、见解。

一、概述铁磁谐振是由铁心电感元件，如发电机、变压器、电压互感器、电抗器、消弧线圈等和和系统的电容元件，如输电线路、电容补偿器等形成共谐条件，激发持续的铁磁谐振，使系统产生谐振过电压。

电力系统的铁磁谐振可分二大类：一类是在66kV及以下中性点绝缘的电网中,由于对地容抗与电磁式电压互感器励磁感抗的不利组合,在系统电压大扰动(如遭雷击、单相接地故障消失过程以及开关操作等)作用下而激发产生的铁磁谐振现象;另一类是发生在220kV(或110kV)变电站空载母线上，当用220kV、110kV带断口均压电容的主开关或母联开关对带电磁式电压互感器的空母线充电过程中，或切除(含保护整组传动联跳)带有电磁式电压互感器的空母线时，操作暂态过程使连接在空母线上的电磁式电压互感器组中的一相、两相或三相激发产生的铁磁谐振现象，即串联谐振，简单地讲就是由高压断路器电容与母线电压互感器的电感耦合产生谐振由于谐振波仅局限于变电站空载母线范围内，也称其为变电站空母线谐振。

二、铁磁谐振的现象1、铁磁谐振的形式及象征1)基波谐振：一相对地电压降低，另两相对地电压升高超过线电压;或两相电压降低、一相电压升高超过线电压、有接地信号发出2)分次谐波：三相对地电压同时升高、低频变动3)高次谐波：三相对地电压同时升高超过线电压2、串联谐振的现象：线电压升高、表计摆动，电压互感器开口三角形电压超过100V三、铁磁谐振产生的原因及其分析：1、铁磁谐振产生的原因：1)、有线路接地、断线、断路器非同期合闸等引起的系统冲击2)、切、合空母线或系统扰动激发谐振3)、系统在某种特殊运行方式下，参数匹配，达到了谐振条件2、串联谐振产生的原因：进行刀闸操作时，断路器隔离开关与母线相连，引发断路器端口电容与母线上互感器耦合满足谐振条件3、电力系统铁磁谐振产生的原因分析电力系统是一个复杂的电力网络，在这个复杂的电力网络中，存在着很多电感及电容元件，尤其在不接地系统中，常常出现铁磁谐振现象，给设备的安全运行带来隐患，下面先从简单的铁磁谐振电路中对铁磁谐振原因进行分析。

浅谈电压互感器铁磁谐振产生原因及消除措施

浅谈电压互感器铁磁谐振产生原因及消除措施发布时间：2023-03-08T04:25:05.108Z 来源：《福光技术》2023年3期作者：周家典[导读] 本文结合新疆金晖110KV变电站项目10KV二段PT柜由于发生三相铁磁谐振而烧毁电压互感器的案例分析其铁磁谐振特点并给出其相关的抑制措施。

福建中能电气有限公司摘要：根据电压互感器在现场运行发生铁磁谐振当时的内外部电网环境，从而对其产生原理及特点进行分析，提出了5条有效的抑制方案。

关键词：电压互感器、铁磁谐振引言：本文结合新疆金晖110KV变电站项目10KV二段PT柜由于发生三相铁磁谐振而烧毁电压互感器的案例分析其铁磁谐振特点并给出其相关的抑制措施。

在电力系统的输配电回路中，由于电磁式电压互感器是非线性的铁芯电感元件，如果系统出现电力参数的突然变动，则电压互感器的铁芯就有可能饱和，从而造成LC共振回路，激发起持续的、较高幅值的过电压，这就是铁磁谐振过电压。

根据这几十年来电网运行情况表明，在 10kV及以下的中性点不接地系统中，电压互感器引起的铁磁谐振现象是一种常见的故障，严重威胁到了电网的安全运行。

由于单相铁磁谐振的电路是电力系统中最常见的铁磁谐振，因此本文结合我公司客户新疆金晖110KV变电站项目10KV二段PT柜由于发生单相铁磁谐振而烧毁电压互感器的案例，分析其铁磁谐振特点并给出其相关的抑制措施。

案例：新疆金晖工业园区采用110/10KV的供电方式，10KV供电采用电缆敷设；另外10KV采用中性点不接地的供电方式（小电流接地）。

另外发生事故时，多数线路处于空载运行状态，用电负荷很小；整个工业园区正处于紧锣密鼓的安装施工中，由于管理混乱，施工中经常出现10KV电缆被挖断的事故；110KV变电所10KV二段电压互感器柜由于发生铁磁谐振，造成电压互感器烧毁，I段10KV进线柜和110KV 1号主变出线柜失电跳闸事故（2号主变未投运）。

本次故障就现场的情况分析跟10KV电缆经常被挖断有关，造成了单相接地或弧光接地，而后值班人员发现后切除该条线路（造成单相接地或弧光接地突然消失），为铁磁谐振的形成创造了条件，从而导致发生了较为严重的铁磁谐振故障，电压互感器击穿烧毁。

供电系统铁磁谐振的产生条件及消除防范措施

供电系统铁磁谐振的产生条件及消除防范措施 0引言我国的中压配电网大多为中性点不接地方式，为了监测变电站母线的线电压及各相的对地电压,通常需在其配电母线接装电压互感器（Potential Transformer 简称PT ），其一次绕组须为星形连接且其中性点须直接接地。

当系统发生故障或异常时可能会使PT 某相端部对地电压升高很多，对于目前普遍使用的电磁式PT 来说在电压升高的过程中PT 励磁电感的非线性特性会使该电感与系统对地电容形成参数匹配,发生铁磁谐振，造成系统的过电压和PT 绕组的过电流,导致PT 入口的高压培断器培断甚至PT 爆炸等事故，严重影响系统的安全运行，在中性点不接地配电系统中,当线路对地电容与PT 铁芯电感参数相匹配时,会发生高频谐振、基频谐振、分频谐振,出现最多的是分频铁磁谐振。

由于分频谐振发生的频率最高,最容易激发,且谐振区域大,而且其危害最大。

这里红岩变至九顶山线路（简称“天红九线”）发生单相接地故障产生铁磁谐振导致九顶山35KV 变电站电压互感器击穿为例，阐述电力系统铁磁谐振产生的原因及机理，并提出相应的防范措施。

1铁磁谐振产生的特征、机理及原因1.1 铁磁谐振的分类及谐振特征在电力系统中，三相铁磁谐振主要是因为电压互感器带铁心的非线性电感引起的，当其接在三相交流电源上时，就可能产生不同频率的谐振，可以是频率为50Hz 的基波谐振，或是频率为 2 次、3次、5次谐波的高频谐振，也会是频率为 1/2、1/3、1/5的分频谐振。

振荡回路的等值电感 0L 和等值电容0C 决定了发生谐振的频率0f ，从)2/(1000C L f π=可以得出，电压互感器的感抗L X 和系统对地电容的容抗cn X 两者的比L cn X X /决定着系统中发生铁磁谐振的不同频率。

铁磁谐振过电压在一定的情况下可自激产生，但大多需要有外部激发条件，回路中事先经历过足够强烈的过渡过程的冲击扰动，逐渐发展成铁磁谐振过电压。

铁磁谐振原因分析及预防措施

当电网运行正常时，电压互感器二次侧开口三角处绕组两端没有电压，或
仅有极小的不对称电压。当电网发生单
冲击，一般运行不得超过２ｈ，长期运行】相接地故障时，由于此电阻阻值较小，可能造成击穿故障；全绝缘电压互感器｛故绕组两端近似于短接，起到了改变电在系统单相接地时，承受的是额定电
獭
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对铁磁谐振产生的危害、原因、条件、
现象及运行中发生铁磁谐振如何处理进行
以上分析可知．在中性点不接地的６／ｌ０
能量转化为其它谐振频率的能量，其转
了阐述并结合产现场实际发生的一次钦磁谐振现象，分析７具体原因，并制
３铁磁谐振引起的原因及现象
电压互感器；铁磁谐振条
３１拉合闸、倒闸操作引起的铁磁：性效应是产生铁磁谐振的主要原因。． ②ＰＴ感抗为容抗的ｌ０倍以内，即ｏ谐振｝当母线空载或出线较少时，因合闸参数匹配在谐振范围。
充电、倒闸操作引发引发电流、电压的冲击扰动，就有可能发生铁磁谐振。当压互感器铁芯饱和过电压，是一种内部过电磁式电压互感器发生谐振以后，铁芯电压现象，多发生干６５Ｖ不接地系统～３ｋ里产生零序磁通，这个磁通在开Ｉ三角Ｓ１中。在开关操作或系统发生故障时，系统线圈里感应出零序电压，现行电磁式电中的电感和电容元件可能形成不同自振频压互感器的铁芯截面积小，一般运行在

铁磁谐振的分析预防与处理

感器和容性元件形成的铁磁谐振最为常见。
（）次系统接线图ａ一
１中性点绝缘系统中电磁式电压互感器引起的铁磁谐振分析
在发电厂或变电所的母线上通常接有电磁式
电压互感器，其一次侧接成星形，中性点直接接地，
（）ｂ三相等效电路图
图ｌ实际系统接线图及其等效电路图
组成独立的并联回路，可看成是对地的三相负并
荷，其性质可由伏安特性来判断，每相电容、电感及其并联后的伏安特性如图２所示 ¨ 。
收稿日期：０９—１２２００— Ｏ
Ｏ引言
铁磁谐振现象是电路中的非线性电感元件和电容元件在一定条件下产生的。电力系统中有许多铁芯电感元件能和系统中的电容元件组成许多复杂的振荡回路，当满足一定条件时，会激发起就持续时间较长的铁磁谐振。其中由电磁式电压互
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ＨｅｏｇｉｎｌｃｒｏｅｉｎｊｇＥｅｔｃＰｗｒｌａｉ
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铁磁谐振的分析预防与处理
杜广平，于会宁，姜迎梅
（岗电业局，鹤黑龙江鹤岗１４０）５１１
摘
要：分析了电力系统发生铁磁谐振的机理力系统中的设备能够指
等于电源频率，之为基波谐振过电压。果线路称如

浅析电压互感器铁磁谐振过电压防范措施

浅析电压互感器铁磁谐振过电压防范措施电压互感器（Voltage Transformer，VT）是电力系统中重要的测量设备之一，用于将高电压变压为低电压，并提供给保护、测控等设备使用。

在电力系统运行过程中，电压互感器可能会出现铁磁谐振现象，产生过电压，导致设备的破坏和系统的异常。

对电压互感器的铁磁谐振过电压进行防范措施的研究具有重要的理论和实际意义。

铁磁谐振是指铁磁材料在受到一定频率的外加交流电磁场作用下，磁导率呈非线性变化，导致磁通密度过大，引起电压互感器的铁心磁化饱和，产生谐振电压的现象。

该谐振过电压的产生主要有以下几个原因：1. 电压互感器的参数不匹配：当电压互感器的参数与系统的参数不匹配时，会引起谐振现象。

当系统频率、电压等变化时，电压互感器的铁磁谐振频率可能与系统频率接近，从而导致谐振现象的发生。

2. 系统电压突变和波动：当电力系统发生电压突变或波动时，会引起电压互感器的工作状态变化，可能导致谐振过电压。

尤其是在系统发生故障或切换时，会出现电压的剧烈变化，进而引起电压互感器谐振过电压的产生。

3. 铁芯参数的变化：电压互感器的铁芯材料的磁性能不稳定，受到温度、压力、湿度等环境因素的影响，会导致铁芯参数的变化，使得铁芯饱和磁密度发生变化，从而引发谐振过电压。

2. 安装滤波器和终端关闭阀：通过在电压互感器的终端和附近位置安装滤波器和终端关闭阀，能够减小谐振过电压的影响。

滤波器可以消除谐振过电压产生的谐波成分，终端关闭阀可以在系统发生故障时切断电压互感器的信号传输，减小谐振电压的产生。

3. 定期维护和检测：定期对电压互感器进行维护和检测，及时发现铁芯参数变化、设备老化等问题，采取相应的修复和更换措施，确保电压互感器具有良好的工作状态，减小谐振过电压的可能性。

4. 优化系统运行和控制策略：通过优化电力系统的运行和控制策略，减小系统电压波动和突变的可能性，降低电压互感器谐振过电压的风险。

合理规划系统的负荷分布、改进系统保护和稳定控制等方面的工作。

电力系统产生铁磁谐振过电压的原因及消除方法

电力系统产生铁磁谐振过电压的原因及消除方法目前，我国的经济发展十分迅速，在电力系统中容易出现铁磁谐振过电压事故，严重威胁着人们的生命财产安全，需要引起高度的重视，有针对性采取解决措施，避免出现铁磁谐振过电压现象。

本文将简述铁磁谐振的危害性，并分析了其产生的原因与条件，最后提出了具体可行的预防对策。

标签：电力系统；铁磁谐振；消除方法引言电力系统内设置有众多的储能元件，在系统操作与出现故障以后，变压器、互感器等含铁芯元件的非线性电感元件和系统内电容串联将造成铁磁谐振现象，将严重威胁着电力系统运行的安全性与稳定性。

在出现铁磁谐振过电压以后，会让电压互感器一次熔丝熔断，并将电压互感器烧毁，严重时还会炸毁瓷绝缘子和避雷器，从而以引起系统停运。

且受到电源的作用，还会引起串联谐振的情况，让系统内发生严重的谐振过电压。

对此我们需要引起高度重视，消除铁磁谐振过电压势在必行。

1 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。

一般来说，电力系统当中，受到电容、电感等元件故障影响或者误操作时，就会产生以谐振为代表的震荡回路。

谐振所具有的串谐特征，还会对某些系统元件产生不可逆的破坏性影响，其中电压互感器在谐振影响下的表现十分明显，这是由于电压互感器作为铁芯元件，而铁芯在参与到回路当中所形成的饱和电路会表现为非线性的电感参数，从而造成其严重破坏。

就目前的电力系统谐振问题影响特征来看，谐振问题一般可以依据电网结构分为并联谐振以及串联谐振两种谐振类型，前者表现在小接地单流系统内部，并联状态下的铁磁谐振会使得电容互感器与电压互感器在一次中性接地点的非线性电感之上，构成谐振回路；而后者则是在大接地电流系统当中产生。

电磁式电压互感器会通过非线性电感与断路器断口的电容共同构成谐振回路。

而在众多谐振回路当中，铁磁电压谐振出现最为频繁，同时影响力也最大。

发生铁磁谐振的防范措施

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。

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。

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。

在一定的电源作用下会产生串联谐振现象，导致系统中出现严重的谐振过电压。

在正常运行状态下电压互感器励磁感抗很大，其数值范围在兆殴级以上且各相对称。

C数值视线路长短而定，线路愈长容抗愈小，即以1 km线路而言，其每相对地电容约0.004μF ，故其容抗小于1 MΩ，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U-I特性如图2所示。

由图2可见，曲线的起始一段接近直线，其电感相应地保持常数。

当激磁电流过大时，铁芯饱和，则L值随之大大降低。

阐述配电网铁磁谐振消除措施

阐述配电网铁磁谐振消除措施1、引言由于经济持续快速发展，全社会对电量的需求也迅速增加。

10KV和35KV 的系统数目也逐年攀升，由于普遍采用中性点不接地的运行方式，随着电缆线路的逐渐增多，致使电网对地电容电流大幅度增加，铁磁谐振现象时有发生，给电网安全带来隐患。

因此，对铁磁谐振的各方面的深入研究是十分迫切的。

2、常见消谐措施及分析依据谐振的诱发原因及产生条件，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。

2.1主动消谐。

配电网中有大量的电磁式电压互感器，当系统在某些因素的干扰下，质量差的电压互感器达到励磁饱和状态的初始值小容易饱和，最终可能导致谐振的发生，特别是中性点不接地系统中更容易产生铁磁谐振现象。

若能在设计上改变电力系统电感、电容元件参数，在参数上错开引起使谐振的条件，会在一定程度上减少谐振的发生。

为了说明这一原理，对某单相电压互感器进行了励磁特性的实验测试，实验接线图如图1所示，测得励磁特性曲线如图2所示。

在励磁特性曲线中的拐点是当施加的电流值增加50%，而激励出电压值增加不大于10%时则该点就是该励磁特性曲线拐点。

从图2可判断拐点的过程如下：当电流为0.14A时，电压大约为149V，电流增大50%时电流为0.21A，此时电压的值大约为164V，比电流为0.14A时的电压超过约10%。

因此可以判定此电压互感器的励磁拐点在0.14A附近。

电流小于0.14A时，电压跟电流大体呈现线性关系，即电压互感器的铁芯未达到饱和状态，感抗可以认为是一固定值；当电流超过0.14A时，电压跟电流就不在呈现线性关系，随着电流的增大，电压值基本不变，也就是说感抗的值越来越小，电压互感器的铁芯饱和越来越严重，在感抗的逐渐减小过程中，当感抗和容抗相等时，系统就会发生铁磁谐振现象。

分析可知，电流在0.5～0.7A之间电压互感器铁芯的饱和程度已经很严重了。

铁磁谐振的防止

铁磁谐振的防止
为了防止铁磁谐振，可以采取以下一些措施。

①电压互感器一次侧中性点通过一台零序电压互感器一次绕组接地。

零序电压互感器的额定电压和三台单相主互感器(或三相五柱式互感器)的额定电压是相同的，原接成开口三角的三个辅助绕组接成闭口三角形。

零序互感器二次侧接发接地信号的电压继电器。

运行实践证明，这一措施对消除铁磁谐振有显著的效果，对10千伏及以下的中性点不接地系统可以普遍采用，对于 35 千伏系统，若采用的电压互感器中性点侧是按全绝缘设计的，也可以采用这一措施。

②10 千伏及以下的电网，可在电压互感器的开口三角处长期并接200~500瓦的白炽灯作为阻尼电阻。

③电压互感器原边中性点经10~20千欧、100瓦的电阻接地，10千伏以下系统用下限值，35千伏系统用上限值(电压互感器中性点侧需按全绝缘设计)。

4)采用消谐装置。

当发生谐振时，自动将电压互感器开口三角接入消谐装置，当前国内己生产了多种消谐装置供选用。

⑤改善电压互感器的励磁特性。

上述措施既增加了设备，又给运行维护工作带来麻烦，有时要综合采用才能凑效，并要通过运行实践的考验。

而采用励磁特性优良的电压互感器，使其在最高线电压下铁心仍不饱和，这就从根本上解决了铁磁谐振问题。

电力系统铁磁谐振过电压产生机理及抑制措施(1)

电力系统铁磁谐振过电压产生机理及抑制措施电力系统接地系统分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。

中性点不接地系统在进行正常的倒闸操作中，如投入空载母线时，或者线路发生单相电弧接地故障过程中往往发现母线电压指示不正常，接地指示误动作，高压熔断器熔断等异常现象，严重时会导致烧毁，继而引发其它事故。

这些现象主要是由于各种激发而使电压互感器和系统产生铁磁谐振造成的。

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，中性点不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。

1.电力系统铁磁谐振产生的条件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。