铁磁谐振的规程
电容式电压互感器铁磁谐振及抑制-精选资料
电容式电压互感器铁磁谐振及抑制验。
前言电容式电压互感器（简称CVT是一种十分重要的高压输变电设备，主要用做电压测量和继电保护的信号取样装置，其电容分压器与阻波器结合且能兼作载波通讯的滤波装置。
它具有绝缘性能好，价格便宜等优点。
还能避免因电磁式电压互感器与开关并联电容所产生的谐振过电压。
因此，CVT日渐被电网所接受，在我省110kV及以上变电站的415台电压互感器中CVT占206 台。
但是目前我国生产CVT厂家逐渐增多，有些制造厂对某些技术并没有完全掌握，生产出厂的CVT在运行中暴露出不少的问题。
最常见的问题是发生自身谐振。
严重的CVT自身谐振事故，导致CVT损坏并退出运行。
1、国内采用的几种阻尼装置的工作机理1. 1CVT的自身谐振机理CVT本身的等值电路中就含有电容和非线性电感。
具有发生串联谐振条件。
在图1 中，当发生一次侧突然合闸或二次侧短路、又突然消除等冲击时，过渡过程中产生的过电压会使中间变压器的铁心出现饱和，励磁电感Lm呈非线性下降，回路的固有频率上升（Lm为中间变压器励磁电感,C为等值电容）可达到额定频率的1／2，1／3，1/5……；此时，可能出现某一分数次谐波振荡，最常见的是1／3 次谐波振荡，假如回路中不存在阻尼，或阻尼参数不当。
由于电源不断地供给能量，分数次铁磁谐振就会持续下去，谐振过电压的幅值可能达到额定电压的2〜3倍。
这个非真实的电压信号传到次测量仪表和继电保护装置，将导致误指示或误动作，此外持续的过电压作用，将危害互感器的绝缘。
因此CVT在制造时，必须设置阻尼装置，以抑制铁磁谐振，否则不能投入运行，这是电力部反事故措施一再强调的。
1．2 几种阻尼装置的优缺点1．2．1 纯电阻阻尼器纯电阻阻尼器在剩余电压绕组的输出端长期接入固定电阻，这种阻尼装置结构简单，过去老式CVT使用较多。
其缺点是功率消耗较大，影响测量准确度和次输出容量。
目前已基本逐步淘汰。
1．2．2 电子型阻尼器电子型阻尼器如图2。
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。
铁磁谐振
在中性点经消弧线圈接地系统中，单相接地不会导致保护出口跳闸来切除故障，因此也不会出现重合闸动作 信号，并且由于消弧线圈的补偿作用，较小的短路电流不至于烧损导线或电缆而发展为断线故障。按照调度规程 的要求，单相接地故障可有2h的处理时间。虽然弧光接地所引起的过电压可能导致消弧线圈与接地点电容形成串 联谐振 。
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总结
随着国家电公司对调度自动化基础数据综合整治工作的深入进行，调控中心所汇集的电运行监控信息的准确 性、可靠性、实时性、全面性得到大幅提高，这为调控员快速识别、分析、处理各类电异常、故障、事故提供了 更广的视角。通过实践证明：利用越限报警、保护装置告警、消弧线圈动作信息、故障母线及其相邻母线的三相 电压和电压幅值的综合判据能够快速地辨识出铁磁谐振，为调控员及时正确处理谐振事故，防止损失扩大赢得了 宝贵的时间 。
介绍
虽然铁磁谐振在国内外已有很多研究成果，在电运行中也采取了许多消谐措施，但小电流接地系统的铁磁谐 振事故却依然频繁发生。当调控员误将铁磁谐振当成接地或断线故障进行排查而延迟事故处理时，一次设备往往 会发生严重损坏 。
主要特点
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。
2）用5s时间观察故障母线的三相电压并判断该母线上若干线路的有功值相对于其电流值是否正常，以排除 电压互感器故障的可能性。
3）用10s时间根据故障母线三相电压的实时显示值判断是否为谐振事故，依据为其中一相电压略升高或降低， 另两相降低为0或升高至1.2倍线电压，且恒定无波动；或经主变压器高压侧相连分列运行的低压相邻母线的三相 电压出现明显三相不平衡。出现以上2种特征中的任意1种即为谐振事故。如果由于遥测数据缺失等原因导致无法 观察到上述特征，调控员可继续用5～10min时间进行单相接地、断线等故障的判断和排查，同时观察越限报警和 大量保护装置的异常报警“动作/复归”信号是否多次成对出现，出现2次及以上即可判定为谐振事故。
超全面小电流接地系统：接地故障、铁磁谐振、PT断线、线路断线断线分析
小电流接地系统是农网的主要组成部分，而接地故障、铁磁谐振、PT断线、线路断线是小电流接地电网中的常见故障，需要人工排除。
发生上述故障时，它们有一个共同特点，就是发接地信号（输电线路专指单电源单回线）。
对于接地与谐振，在一些书籍和规程中说的较具体，大家比较熟悉。
但在发接地信号时，一些运行职员对PT回路是否正常轻易忽视，特别是对输电线路断线时的特征不了解，往往误判定为接地故障，造成不必要的接地选择停电，并且拖延事故处理的时间。
为此，有必要对后两种故障进行计算分析，并对各故障的特点进行比较。
1 故障时的电压计算分析1．1PT故障时的电压计算分析正常时，由于3U0取自PT的变比为／／，因此PT开口三角所属三绕组电压Ua＝Ub＝Uc＝100／3V，（1）开口三角绕组接反一相（c相）接反时，3＝－2c，即3U0＝66．7V；两相（b、c）接反时，30＝a－b－c＝2a，即3U0＝66．7V。
（2）二次中性线断线二次中性线断线时，由于各相二次负载相同，二次三相电压不变，指示为Ua＝Ub＝Uc＝100／＝57．7V；当一次系统发生单相接地时，由于二次三相电压所构成的电压三角形Δabc为等边三角形，相同的各相二次负载所产生的三相对称电压在二次中性线断口形成57．7V的断口电压，因此二次三相电压仍不变，指示为57．7V，但开口三角电压为100V。
（3）一次一相（两相）断线由于PT二次相间和各相均有负载，其负载阻抗所形成电路决定断相电压，以及三相磁路系统的影响，断相电压不为0，但要降低，其它相电压正常。
图1单电源单回线断线运行一相（C相）断线时，30＝a＋b＝－c，即3U0＝33．3V；两相（B、C）断线时，30＝a，即30＝a。
（4）二次一相（两相）断线由于无磁路系统的影响，断相电压比一次断线时要低，其他相正常。
1．2线路断线时的电压计算分析（1）单电源单回线路一相断线在图1所示系统中，M及N侧主变中性点不接地或通过消弧线圈接地，当线路MN发生A相断线时的边界条件为：A＝0；B＋C＝0；ΔB＝0；ΔC＝0将上述条件用对称分量表示：A＝A1＋A2＋0＝0B＋C＝α2A1＋αA2＋0＋αA1＋α2A2＋0＝－（A1＋A2）＋20＝0因此A1＝－A2；0＝0而ΔA1＝（ΔA＋αΔB＋α2ΔC）／3＝ΔA／3ΔA2＝（ΔA＋α2ΔB＋αΔC）／3＝ΔA／3Δ0＝（ΔA＋ΔB＋ΔC）／3＝ΔA／3根据上述对称分量边界条件，可得复合序网如图2所示。
铁磁共振实验
一、实验简介
在微波波段，只有铁氧体对微波吸收最小。当满足一定条件时，磁性物质从微波磁场中 强烈吸收能量的现象称为铁磁共振， 它和核磁共振、 顺磁共振一样也是研究物质宏观性能和 微观结构的有效手段。它能测量微波铁氧体的许多重要参数，因此，广泛应用于微波铁氧体 器件的制造、设计，对雷达和微波技术的发展做出了重要贡献。
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铁磁共振的宏观唯象理论的解释是，认为铁磁性物质总磁矩 M 在稳恒磁场 B 的作用下， 绕 B 进行，进动角频率 B ，由于内部存在阻尼作用，M 的进动角会逐渐减小，逐渐趋 于平衡方向，即 B 的方向而被磁化。当进动频率等于外加微波磁场 Hm 的角频率 ω 0 时，M 吸 收微波磁场能量，用以克服阻尼并维持进动，此时即发生铁磁共振。 铁磁物质在 Br 0 / 处呈现共振吸收。
A 是一个常数，与谐振腔尺寸和样品大小有关。对于传输式谐振腔，在谐振腔始终调谐时，
Pout ( 0 )
2
4 Pin ( 0 ) 2 QL Qe1Qe 2
（8）
即 Pout (0 ) QL 。式中 QL 为腔的品质因数。因而可通过测量 QL 的变化来测量 ' ' ，而 QL 的 变化可以通过腔的输出功率 Pout 的变化来测量， 这就是测量 B 的基本思想。 必须注意的是， 当 B 改变时，磁导率的变化会引起谐振腔谐振频率的变化（频散效应） ，故实验时，每改变 一次 B 都要调节谐振腔（或微波发生器频率） ，使它与输入微波磁场的频率调谐，以满足式 （8）的关系，这种测量称逐点调谐，可以获得真实的共振吸收曲线，如图 2.3.2-5，此时， 对应于 B1、B2 的输出功率为
0
0 0 1
（2）
' j ' '
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。
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。
铁磁共振 (13)
铁磁共振系别:6系姓名: 陈正学号: PB05210465 实验目的：本实验的目的在于学习用传输式谐振腔法研究铁磁共振现象，测量YIG小球（多晶）的共振线宽和g因子。
实验原理：铁磁共振实验是了解铁原子中电子的磁共振现象。
自旋不为零的粒子，如电子和质子，具有自旋磁矩。
如果我们把这样的粒子放入稳恒的外磁场中，粒子的磁矩就会和外磁场相互作用使粒子的能级产生分裂，分裂后两能级间的能量差为（1）ΔE = γhB为稳恒外磁场。
其中：γ为旋磁比，h为约化普朗可常数，B如果此时再在稳恒外磁场的垂直方向加上一个交变电磁场，该电磁场的能量为hν（2）其中：ν为交变电磁场的频率。
当该能量等于粒子分裂后两能级间的能量差时，即：hν = γh B（3）（4）2πν = γ B低能极上的粒子就要吸收交变电磁场的能量产生跃迁，即所谓的磁共振。
铁磁共振实际上是铁原子的电子自旋顺磁共振，电子能级裂距约为核磁能级裂距的1840倍。
所以能级间跃迁所需的能量要比核磁共振需要的能量大的多，因此我们用微波（约9GHZ）来提供电子跃迁所需的能量。
在实验中微波的频率ν是固定的，其提供的能量hν也是固定的。
为使铁原子中电子能级间的能量差能等于该值，我们改变直流磁场的电压值，使外磁场磁感应强度B变化，因而使电子能级间的能量差γhB随之改变，使其扫过微波能量值hν，使等式hν = γhBr成立，产生铁磁共振。
Br为谐振点处的磁感应强度值。
实验内容:1．熟悉各微波元件，并按照书上图把各元件安装成一完整的实验系统。
2．调节微波发生器，使谐振腔与发生器输出微波信号调谐，利用仪器的波长表测出谐振频率f。
3．用非逐点调谐测出检波电流I随d的变化曲线，然后根据B-d曲线作I-B 曲线，计算g因子。
实验注意事项：实验时应注意：1，保持谐振腔的输入微波功率和发生器输出信号频率不变；2，在记录示波器上的数据点时应该快速；3，实验时应保证样品在谐振腔微波磁场的最大处。
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。
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。
电磁式电压互感器铁芯饱和引起的铁磁谐振现象
电磁式电压互感器铁芯饱和引起的铁磁谐振现象运行经验证明，在我国中性点绝缘、中性点经消弧线图接地（但消弧线图有临时脱离运行的可能）以及中性点直接接地（但接地有临时断开的可能）的3～220kV电网中，都曾发生过由于电磁式电压互感器铁芯饱和引起的铁磁谐振过电压。
例如，江苏某220kV变电所因中性点临时不接地曾引起互感器的谐振过电压；东北电网某154kV经消弧线图接地系统，曾因消弧线圈；临时脱离运行引起互感器的谐振过电压；吉林省某电厂35kV中性绝缘系统，曾多次激发起互感器的谐报过电压；山东省某电厂的6kV中性点不接地的厂用系统，也曾发生过电磁式电压互感器引起的铁磁谐振过电压。
其中以在中性点绝缘的配电网中出现的较为频繁，是造成事故最多的一种内部过电压，因为其他接地系统只有当它们变成中性点绝缘系统时才有可能发生这种过电压。
当这种过电压发生时，由于互感器的铁芯饱和，导致其绕组的励磁电流大大增加，严重时可达其额定励磁电流的百倍以上，从而引起互感器的熔断器馆断、喷油、绕组烧毁甚至爆炸；在有些情况下，这种过电压可能很高（最大力相电压的3．0倍左右），引起绝缘闪络或避雷器爆炸。
另外，当这种过电压发生时，还会出现虚幻接地现象，其实电网中共天接地的处所，这给运行值班人员造成错觉。
总之，当发生这种过电压时，将会给电网的安全运行带来很大的威胁，因此引起电力系统的普遍重视。
（一）过电压产生的基本物理概念电磁式电压互感器引起的铁磁谐振过电压，从本质上讲，是由于电磁式电压互感器的非线性电感与系统的对地电容构成的铁磁谐振所引起的。
试验研究表明，当谐振发生时，中性点出现显著的位移。
此时相电压将发生变动，而线电压却保持不变。
因此，可以判定它具有零序分量的性质。
中性点绝缘系统、中性点经消弧线图接地系统（但消弧线圈；临时脱离运行）以及中性点直接接地系统（但接地临时断开）的电网实际接线如图2－14所示。
考虑到系统导线的阻抗较电压互感器的激磁阻抗小得多，可略之。
【免费下载】电力系统谐振原因及处理措施分析
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：、管路敷设技术通过管线敷设技术，不仅可以解决吊顶层配置不规范问题，而且可保障各类管路习题到位。
在管路敷设过程中，要加强看护关于管路高中资料试卷连接管口处理高中资料试卷弯扁度固定盒位置保护层防腐跨接地线弯曲半径标高等，要求技术交底。
管线敷设技术中包含线槽、管架等多项方式，为解决高中语文电气课件中管壁薄、接口不严等问题，合理利用管线敷设技术。
线缆敷设原则：在分线盒处，当不同电压回路交叉时，应采用金属隔板进行隔开处理；同一线槽内，强电回路须同时切断习题电源，线缆敷设完毕，要进行检查和检测处理。
铁磁谐振过电压产生的条件
铁磁谐振过电压产生的条件铁磁谐振过电压是指在铁磁材料中，当外加磁场的频率与材料的固有频率相匹配时，会产生较大的谐振过电压。
铁磁谐振过电压产生的条件包括：
1、铁磁材料：需要使用具有铁磁性质的材料，如铁、钕铁硼、钴铁等。
2、外加磁场：需要通过施加外加磁场来激发材料的铁磁性质。
外加磁场的频率应与材料的固有频率相匹配。
3、适当的磁场强度：在材料的磁饱和前，适当增加磁场强度可以增加铁磁谐振过电压的幅度。
4、正确的磁场方向：外加磁场的方向应与材料的磁畴方向一致或与磁畴壁平行，以便在磁畴翻转时产生较大的过电压。
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电力系统铁磁谐振过电压防护规程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。
2 铁磁谐振的特点对于铁磁谐振电路，在相同的电源电势作用下，回路可能不只有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。
TV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。
串联谐振电路，产生铁磁谐振过电压的的必要条件是ω0 = 1/L0C＜ω。
因此铁磁谐振可在很大的范围内发生。
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…1/2(1，2，3…)倍频率的谐振。
铁磁谐振对TV的损坏，铁磁谐振(分频)一般应具备如下三个条件。
铁磁式电压互感器(TV)的非线性效应，是产生铁磁谐振的主要原因。
TV感抗为容抗的100倍以内，即参数匹配在谐振范围。
要有激发条件，如投入和断开空载母线、TV突然合闸、单相接地突然消失、外界对系统的干扰或系统操作产生的过电压等。
由前面分析可知，事故中具备了3个条件，才导致了此次事故。
当良站10 kV系统发生单相接地时，故障点流过电容电流，未接地的两相B、C相电压升高31/2，对系统产生扰动，在这一瞬间电压突变过程中，TV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。
饱和后的TV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，就形成共振回路，激发各种铁磁谐振过电压。
尤其是分频铁磁谐振可导致相电压低频摆动，励磁感抗成倍下降，产生过电压，过电压幅值可达到近2~3.5Ue以上，但此过电压达不到避雷器的动作电压1.7 kV，故母线避雷器并未动作。
同时，感抗下降会使励磁回路严重饱和，励磁电流急剧加大，电流大大超过额定值，据试验，分频谐振的电流可达正常电流的240倍以上，导致铁芯剧烈振动。
TV是在这样大的电流下运行，使本身的温度也迅速升高，当热量积累到一定程度，干式TV 中大量绝缘纸、绝缘介质会受热气化，体积急速膨胀，而存放绝缘纸、绝缘介质的干式互感器内部空间有限，当压强积累到一定程度时便产生了TV爆炸。
3 铁磁谐振频率区域的判别电力网中发生不同频率的谐振，与系统中导线对地分布电容的容抗Xc0，和电压互感器并联运行的综合电感的感抗Xm，两者的比值Xc0/Xm有直接关系。
Xco视具体情况而定，架空线路Xco＝350×31/2/L，kΩ/km；电缆Xco＝10×31/2/L，kΩ/km；变压器线圈对地电容的容抗Xc0一般取600～1 000 kΩ。
其中L为线路长度，单位km。
Xm为由电压互感器的二次侧感抗100 V/I折算到一次侧的感抗。
其中I为二次侧的实际测试电流。
3.1 分频谐振当比值Xc0/Xm较小（在0.01～0.07）时发生的谐振是分频谐振。
电容和电感在振荡时能量交换所需的时间较长，振荡频率较低，表现为：过电压倍数较低，一般不超过2.5倍相电压；三相电压表的指示数值同时升高，并周期性摆动，线电压正常。
3.2 高频谐振当比值Xc0/Xm较大（在0.55～2.8）时发生的谐振是高频谐振。
发生高频谐振时线路的对地电容较小，振荡时能量交换较快。
表现为过电压倍数较高；三相电压表的指示数值同时升高，最大值可达到4～5倍相电压，线电压基本正常；谐振时过电流较小。
3.3 基频谐振当比值Xc0／Xm接近于1时，发生谐振的谐振频率与电网频率相同，故称之为基频谐振。
其表现为：三相电压表中指示数值为两相升高、一相降低，线电压正常；过电流很大，往往导致电压互感器熔丝熔断，严重时甚至会烧坏互感器；过电压不超过3.2倍相电压，伴有接地信号指示，称为虚幻接地现象。
当Xc0/Xm≤0.01或Xc0/Xm≥2.8时，系统不会发生铁磁谐振。
在不同的谐振区域，谐振的外施触发电压是不同的。
分频谐振区谐振外施电压为最低，在正常额定电压下系统稍有波动就可触发谐振。
而高频谐振区的谐振外施电压最高。
在同一谐振区域内不同的Xc0/Xm比值下，谐振的最低外施触发电压（临界值）也是不同的。
4 防止铁磁谐振的措施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。
防止铁磁谐振的产生，应从改变供电系统电气参数着手，破坏回路中发生铁磁谐振的参数匹配。
这样既可防止电压互感器发生磁饱和，又可预防电压互感器铁磁谐振过电压的产生。
4.1 改变电气参数4.1.1 装设继电保护设备当电网发生单相接地故障时，为改变电压互感器的谐振参数，可通过装设一套继电保护设备来实现。
该装置是利用单相接地时所产生的较大谐振电流，启动电流继电器投入，将电压互感器二次侧开口三角处绕组短接。
当故障排除后，保护装置恢复原状，电压互感器恢复正常运行。
4.1.2 选用不易饱和的或三相五柱式电压互感器10 kV系统中使用的电压互感器，应选用励磁感抗大于1.5 MΩ的电压互感器。
4.1.3 减少电压互感器台数在同一电网中，应尽量减少电压互感器的台数，尤其是限制中性点接地电压互感器的台数。
如变电所的电压互感器，只作为测量仪表和保护用时，其中性点不允许接地。
4.1.4 串接单相互感器在三相电压互感器一次侧中性点串接单相互感器，使三相电压互感器等值电抗显著增大，以满足Xc0/Xm≤0.01的条件，可避免因深度饱和而引起的谐振。
4.1.5 每相对地加装电容器此法可使网络等值电容变小，网络等值电抗不能与之匹配，从而消除谐振。
4.1.6 在中性点装设消弧线圈在10 kV系统中发生谐振，且单相接地电流值较大或接近30 A时，可将中性点通过消弧线圈接地。
4.1.7 投入备用线路当系统中只有一组电压互感器投入的情况下，若供电线路总长度较短时，可投入部分备用线路，以增加分布电容来防止谐振的发生。
4.2 消耗谐振能量4.2.1 在TV开口三角形侧并联阻尼电阻当电网运行正常时，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。
当电网发生单相接地故障时，由于此电阻阻值较小，故绕组两端近似于短接，起到了改变电压互感器参数的作用。
这一措施不仅能防止电压互感器发生磁饱和，而且能有效地消耗谐振能量，防止产生谐振过电压。
此方法常用在要求不太高的变电站，如消谐电阻采用电灯泡或电阻丝，当其损坏后将不会有消谐作用；当系统发生单相接地时，在开口三角侧将产生100 V的电压，而由于电灯泡或电阻丝的冷态电阻是较小的，这将在TV 开口三角侧流过较大的电流引起TV损坏。
4.2.2 在电压互感器一次侧中性点与地之间串接消谐电阻R0此电阻可用以削弱或消除引起系统谐振的高次谐波。
模拟试验表明：当R0/Xm≥5．51×10－3时，即使系统发生单相接地故障，也不会激发分频铁磁谐振。
但阻值太大，则会影响系统接地保护的灵敏度。
消谐电阻R0的计算。
先测出各电压互感器二次侧的励磁感抗Xm，求出各电压互感器并联后的Xm值，再折算至一次侧，即为系统总的Xm。
R0的值应在0.008 8～0.0500Xm间选择。
R0的容量可按P0＝U20/R0 = (3R0Uφ/Xm)2/R0来选择。
消谐电阻应按电压互感器中性点处串接R0后，用开口三角处电压UΔ的变化量ΔUΔ％来校验。
ΔUΔ％ = (-ΔU％)＞5%UΔ％ = 1/6(3R0/Xm)2(1＋2Xm/Xj)×100％式中 Xj——电压互感器在Uj下的励磁电抗。
4.2.3 装设消谐装置可在电压互感器的开口三角绕组处直接装设消谐装置，当发生谐振时，电压在设计周波下达到动作值时，装置的鉴频系统自动投入“消谐电阻”吸收谐振能量，消除铁磁谐振。
消谐装置动作较可靠，还可以记录故障时的电压、振荡频率等参数，利于事故分析，现采用此方法较多。
10～35 kV电压等级电网产生铁磁谐振，是导致电压互感器烧损，引起停电，危及安全供电的原因之一。
当供电线路各相对地电容的容抗与线路上所接入的电压互感器各相综合感抗数值相近或相等时，就会发生铁磁谐振，使三相电压严重不平衡，电压互感器二次侧开口三角处感应出很高的电压。
采取改变供电系统电容、电感参数，破坏谐振条件，以及在电压互感器开口三角处并接阻尼电阻，可有效地消除铁磁谐振。