电压互感器铁磁谐振故障原因分析与处理_0
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。
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。
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：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。
10kV电压互感器运行故障及预防措施
10kV电压互感器运行故障及预防措施摘要：在电力系统中，10kV电压互感器作为重要的一次设备发挥着重要的作用。
但由于电力系统在实际的运行中，受自然环境、外力破坏以及电力设备制造水平、维护管理等因素的影响，10kV电压互感器因铁磁谐振导致破坏成为一种普遍现象，并进一步导致电力设备运行异常被迫停电，严重影响了人们的生活。
本文简要分析了电力系统中10kV电压互感器的因铁磁谐振产生的运行故障原因及预防措施。
关键词：电压互感器、铁磁谐振、运行故障、4PT接线、故障预防电压互感器作为一种公用的电力设备，将高电压变换成标准的低电压，实现二次侧设备以及二次系统与一次系统高压设备在电气方面的有效隔离，从而保证了二次设备和人身的安全。
无论是电压互感器本身出现故障或是其二次回路出现问题，都将严重影响电力系统的正常运行。
因此，确保电压互感器以及其二次回路的稳定运行具有重要意义。
一、10kV电压互感器因铁磁谐振产生的运行故障在中性点不接地电力系统中，由于线路单相接地短路、线路断线、操作空母线等原因，在运行中往往容易激发电压互感器发生铁磁谐振。
当出现铁磁谐振时，将产生高于额定值几倍甚至几十倍的过电压和过电流，会导致电压互感器高压绕组烧损；同时，在电网导线对地电容较大的系统中，其暂态过程往往容易产生超低频振荡过电流，会导致高压熔断器熔断。
电压互感器的运行过程中之所以会发生铁磁谐振过电压的情况，主要问题在于铁芯在某些激发条件下饱和，使其感抗变小，并与线路对地电容的容抗相等所致，它持续时间长甚至能长时间自保持，是导致高压熔丝熔断和电压互感器烧损甚至爆炸的重要原因，对电力系统的安全运行威胁极大。
二、4PT接线方式对抑制铁磁谐振的作用4PT接线区别于普通的接线方式，采用主电压互感器一次绕组中性点经零序电压互感器接地的方式。
其中三个单相电压互感器，应是全绝缘但按相压设计的接地电压互感器，称为主PT；接地的电压互感器为一个独立的单相电压互感器，该互感器可以是全绝缘结构，也可以是半绝缘结构，称为零序PT或消谐PT。
浅析铁磁谐振及应对措施
浅析铁磁谐振及应对措施摘要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。
首先简述电力系统中性点的接地方式,然后结合我公司中性点不接地系统发生的一起单相接地故障,简要分析铁磁谐振产生的原因,以及应对措施。
关键词电力系统中性点;接地;电压互感器;铁磁谐振1电力系统中性点接地方式电力系统中性点是指线路首端电压所连接的变压器绕组三相接成星形接线时绕组的末端连接点。
电力系统中性点接地是一种工作接地,接地方式通常有中性点直接接地、中性点不接地(绝缘)或经消弧线圈接地等。
1.1中性点直接接地是指电力系统中至少有一个中性点直接或经小阻抗与接地装置相连接。
这种接地方式是通过系统中全部或部分变压器中性点直接接地来实现的。
其作用是使中性点经常保持零电位。
当系统发生单相接地故障时,能限制非故障相对地电压的升高,从而可保证单相用电设备的安全。
但中性点直接接地后,单相接地故障电流较大,一般可使剩余电流保护或过电流保护动作,切断电源,造成停电;发生人身一相对地电击时,危险性也较大。
所以中性点直接接地方式不适合对连续供电要求较高及人身安全、环境安全要求较高的场合。
1.2中性点不直接接地系统是指电力系统中性点不接地或经消弧线圈、电压互感器、高电阻与接地装置相连接。
中性点不接地可以减小人身电击时流经人体的电流,降低设备外壳对地电压,单相接地故障电流也很小,且接地时三相线电压大小不变,故一般不需停电,因此供电可靠性高。
中性点不接地系统发生单相接地时,会引起三相电压不平衡:发生单相一点接地时,由于系统与地未构成回路,所以短路点流过的电流较小,主要为容性不平衡电流;发生单相一点接地时,线电压大小不变且对称,因此仍可继续运行一段时间,但一般规定不超过2小时。
1.3发生单相接地故障的危害单相接地又分为金属性接地和非金属性接地两种:金属性接地相电压为零,其他两相电压升高为相电压的1.732倍。
一起6kV系统电压互感器谐振故障的分析与处理
方法 １ ：在 图 ２的消弧 消谐 装 置 Ｘ Ｘ处 串联 １只 ２ ０ 的 白炽 灯泡 。采 用 此 方法 只能 减 小 消 弧 消谐 ０Ｗ
柜 电压 互 感 器 嗡 嗡 声 ，不 能彻 底 消 除 系统 谐 振 。
（） ３ 消弧 消谐装 置主要适 用于线 路 消弧 ，并 不能
第２ 次投运 ，仍然出现与第 １ 次相同的故障 。第 ３次投
运时，断开消弧消谐 柜与 电压互感 器无关 的一 、二次
收 稿 日期 ： ０ ０ ０ — ９ ２ １— ３ ２
现高达 ６Ｖ 的电压 ，从而 造成 电磁式 电压互感器铁 芯 ０ 迅速磁饱和 ， 迅速减小 ，当 Ｘｃ 。一 Ｘ ，谐振条 时
件满足。
作者简介 ： 张承 权 ， 电气 工程 师 ， 要从 事 工厂 电气技 术 工 主
作。
电工技术 ｌ０ ０１ １ ２ ６期 １１ ６
３事故处理
由以上分析可知 ，对地电容 Ｃ 与励磁 电抗 Ｘ ０ 在
一
出如下结论 ：
（） １ 如果作 为总降 的变 电所与 高压柜 间的距 离太 近 ，那么 系统就 有可 能 发生 谐振 故 障 ，因此 设计 时
图 ２ ６ Ｖ系统 电压互感器接线 图 ｋ
（） １ｋ ４ １Ｏ Ｖ变 ６Ｖ侧异常声音也较大 。 ｋ
由图 ２可知 ，首 次投运 时 ，虽然没 有其 它负载 ， 但存在空载母线对地容抗 Ｘ 。一 １ Ｃ ｃ 。以及 电磁 式电
压 互感 器 的励 磁 电抗 Ｘ 一 ， 。根 据 Ｈ Ｐ ｔ ｓｎ ． ｅｅ ｏ ｒ
及处理措施 。
关键 词 １ ０ Ｖ ｋ ＴＶ 谐 振 １ ｋ ６ Ｖ
０ 引言
我国中压电网通常为 中性点不 接地 系统 ，接有 Ｙ ０ 接线的电磁式 电压互感 器 ，其高压 绕组是 系统 中三相 对地的唯一金属 通道 。由电压互感器 铁芯饱 和引起 的 铁磁谐振是 中性点 不接地 系统 中最 常见 和造 成事故 最 多的一种 内部过 电压 ，易 导致相地 、相 间电压升 高 ，
电压互感器铁磁谐振原因分析及对策
电位有升有降 ， 电容 的涌流流经电压互感器线圈 ，
电流大 增 。 电压互 感器 线 圈 由不 饱和 变成饱 和 。当
涌流增 大到一定数值后 ， 就构成谐振的条件 ， 产生 了谐振 ，在一定条件下激发产生持续 的较高幅值
的铁磁 谐振 过 电压 。
图１ 为一个典型的变 电站母线接线图 ， 中 Ｌ，ｏ 其 ｏ Ｃ 为导线的电感和对地电容， 为互感器的励磁电感。
不饱 和， 如在过电压下铁心饱和了， 电感会迅速降
低， 从而与电容产生谐振 ， 这时的谐振称为铁磁谐
振。电力系统出现铁磁谐振时， 出现高于额定电 将 压几倍至几十倍 的过 电压和过 电流 ，导致互感器 高压熔断器熔 断 、 瓷绝缘闪络 、 避雷器爆炸 、 电压 互感器烧毁等事故 ， 严重威胁电网的安全运行。
收 稿 日期 ： ２ １— ９ ０ ００ ０—８
作者简介 ： 张津伟 （９ ２ ）男 ， １８ 一 ， 助理工程师 ， 从事变 电站高压绝缘 、 变电一次设备检修试验工 作。
・
１ ４・ ｌ
《 宁夏电力）０ ０年增刊 ） １ ２
电 力 系统 中 经 常 会 发 生 铁 磁 谐 振 过 电 压 现 象 ， 磁 谐振 不 仅 可 在基 频 下发 生 ， 可 在 高频 和 铁 也
感器 烧坏 。
２ 各种消谐措施及分析
２１ 改变 Ｐ ． Ｔ参数
将 Ｐ 开 口三角绕组短接 ，并在三相 ｆ 的中 ｒ ｒ ｙ ｒ
性 点 和大地 之 间 串接 一个 单相 Ｐ 。这 种界 限 的零 Ｔ
序特性 曲线为三相 电压互感器零序特性和单相 电 压互感器伏安特性叠加 ，即单相 电压互感器接人 后， 每相的伏安特性 比三相电压互感器高陡 ， 使得
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。
电磁式电压互感器铁磁谐振的原理及其消除措施
电磁式电压互感器铁磁谐振的原理及其消除措施白瑞雪,高红杰,李亚峰（西安供电局，陕西西安，710032）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。
HAROLD A.PETERSON建立了铁磁谐振的经典研究模型。
本文阐述了谐振产生的机理，应用PETERSON铁磁谐振经典模型对电压互感器的各种防铁磁谐振措施的原理和其优缺点进行了分析，并对指出在设计中应注意的问题。
关键词铁磁谐振；消谐措施；消谐器；设计；Principle of Electromagnetism Type V oltage Transformer’s Ferro-resonance and VariousTreatments to Eliminate Ferro-resonanceBAI Ruixue, GAO Hongjie, LI Yafeng(Xi’an Power supply Bureau, Xi’an 710032, China)Abstract:E lectromagnetism Type V oltage Transformer’s ferro-resonance is common in non-effective earthing system. HAROLD A. PETERSON builds the classic model for researching ferro-resonance. This paper discusses the mechanism of resonance, and by using HAROLD’ model, analyses the merit and the fault of the various treatments of eliminating ferro-resonance, points out the key factors in design of eliminating ferro-resonance.Key words: Ferro-resonance; Treatments to eliminate ferro-resonance；Resonance eliminator; Design0引言在电力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。
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 ２ ｈ，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
强凝譬 髫 囊０ ≮曩 麓 叠 蠢
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 ／ｌ ０
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
３ １ 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 。 ． ②Ｐ Ｔ感抗为容抗 的 ｌ ０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 ６ ５ Ｖ不接地系统 ～３ ｋ 里 产 生零 序磁 通 ，这个 磁通 在开 Ｉ三 角 Ｓ １ 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
10KV～35KV系统电压互感器因铁磁谐振导致烧损的原因分析及应对措施
Ｐ 一 次侧 电流显 著增 大 及因本 身元件 故障而 Ｔ 失去消谐作用足上述 两种装置的主要缺陷。 通过多次试验和使用 ，我们发现用励磁特 性好 的电压 互感器或 改用 电容式电压互感 器 、 在 电压 感 器 巾性点 经 消谐 器和小 电阻接 地 、 在电压可感器 二次开 口三角处接人阻尼电阻或 分频 消谐装 置等 ：种措施 ，对于抑制或消除电 三 压互感 器的铁磁 谐振都 存在较 大的局限性 ， 效
通。 当发生 ｔ 接地故 障时 ， Ｓ 相 Ｖ Ｏ虽有工频电压 但无触 发脉 冲， 仍不能 导通 。 当电网中发生分 仅 频铁 磁谐振 时 ， Ｓ Ｖ Ｏ才会导 通 ，三角绕组被短
接， 铁磁谐振 在强烈的阻尼作用下迅速消失 ， 当
谐振 消失后 ， Ｓ Ｖ Ｏ恢复到阻断状态。 在实 际运行 巾， 上述 两种装 置仍不能有效 避免谐振 的发生 及保险丝熔 断。经分析均是 由 于铁磁性谐 振引起 的，但是该方案中均配置了 分频 消谐装 置。在谐振 发生或线路单相接地时
中 国新 技 术 新 产 品
一２当大，可满足放电
电流 的要 求 。
４ Ｔ， 口三角绕组接 电阻或分频消谐装 ＿Ｐ １ ２ ：
置
开 口 角形绕组 接 电阻或分频 消谐 装 置， 由于电阻接在开 口三角绕组两端 ， 必然会导 致一 次侧 电流增 大 ． 就是说 Ｐ 也 Ｔ的容量要相应 增大 。从 抑制谐波方 面考虑 ， Ｒ值越小 ， 效果越 显著， Ｐ 但 Ｔ的过载现 象越严重 ， 在谐 振或单 相 接地 时 间过长 时甚 至会导致 保险丝熔 断或 Ｐ Ｔ
高新技术
ＣａｗｅｏｉＵｌＬ瞄囵囫 ‘■＿ ｈ ｈｏｓｄＩＩ 嵋 ｉＮ Ｔ ｎｇＡ ｄＵ ■ ｎｅ ｃｌ —Ｕｏｌ ｅｎｒｃ ￣ｕ● ａ Ｎｓ Ｉ— ｔ ■ 一 豳 匾
10KV~35KV系统电压互感器因铁磁谐振导致烧损的原因分析及应对措施
10KV~35KV系统电压互感器因铁磁谐振导致烧损的原因分析及应对措施作者：邹永志来源：《中国新技术新产品》2010年第10期摘要:就10kV～35kV中压系统电压互感器多次发生烧损情况进行了分析,并提出相应的应对措施。
通过此次分析研究,让我们对PT的谐振产生机理及处理方法有了较为全面的了解,为处理类似故障积累了丰富的经验。
关键词:电压互感器;铁磁谐振;消谐措施1 10kV~35kV系统电压互感器的损坏情况10kV~35kV系统一般被称为中压系统,在国内电网都采用中性点不接地方式,使用于该接地方式系统中的电压互感器发生绝缘故障的机率相对较高。
为此,分析互感器的故障原因并找到相应的解决措施,对提高设备运行的安全性和可靠性是很有意义的。
2 电压互感器故障原因的分析通过对发生的事故进行系统的分析,我们会发现它们有几点共同的特点:第一,二次回路的保护熔断器都完好,说明故障并不是由于PT二次回路的短路引起的;第二,烧损的电压互感器均出现爆裂,内部有流质流出,说明内部曾出现过热;第三,从故障录波图可以发现,在事故发生前夕,都曾出现过过电压等情况。
在排除了互感器本身存在绝缘缺陷后,基本可以判定出现故障的原因是由于铁磁谐振过电压及铁芯磁饱和过热导致的。
3 铁磁谐振过电压产生的机理及不利影响由于10kV、35 kV配电系统大多采用中性点不接地方式运行,其线路(尤其是电缆出线)对地存在分布电容,当系统运行正常时,各相电压互感器的感抗相等,中性点电压等于零。
但如果当线路因断线、雷击或其他原因而产生单相接地故障时(如A相),接地相对地电压降到接近于零,而非故障相对地电压上升倍,导致严重的中性点位移,中性点对地电压升高,系统的稳定性和对称性遭到破坏。
另一方面由于中性点不接地运行方式的主要特点是单相接地后,允许维持一定的时间(一般为2h),不致于引起用户断电。
但随着中压电网的扩大,中压电网的电容电流也大幅增加,在发生单相接地故障时,其接地点电阻较大且接触不良,因而在接地点出现瞬燃瞬熄的电弧放电,从而造成电压瞬高瞬低,同时引发电能、磁能的振荡。
电压互感器铁磁谐振产生原因和抑制措施
电压互感器铁磁谐振产生原因和抑制措施摘要：本文简述了铁磁谐振的危害、铁磁谐振产生的原因、特点，电气手册、规范对抑制电压互感器铁磁谐振措施的措施规定及工程设计中常采用抑制铁磁谐振的方法。
关键词：铁磁谐振过电压危害特点抑制措施电压互感器作为开关柜中的主要设备之一，承担着电力计量、测量及继电保护等重要作用。
但是由于电力系统的开关操作、负荷变动等不稳定因素，常常会引起电压互感器铁磁谐振。
电压互感器铁磁谐振常常引起持续时间很长的谐振过电压，会破坏电气设备绝缘，导致电压互感器熔断器频繁熔断，甚至电压互感器烧毁、爆炸等恶性事故，严重影响工业生产，威胁电气设备运行安全，给生产维护人员增加了工作量，给企业增加了运行成本。
怎样消除电压互感器的铁磁谐振问题摆在了企业生产管理人员和电气工程设计人员的面前。
一、铁磁谐振产生原因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过电压。
但当系统发生故障或由于某种原因电网参数发生了变化，就很可能被激发生谐振。
例如在中性点非有效接地系统，电压互感器和线路对地电容和变压器等电感元件所形成的振荡回路，都有可能发生谐振。
电压互感器一类的电感元件在正常工作电压下，通常铁芯磁通不饱和；但在电气线路参数发生变化的激发下，铁芯磁通饱和，从而与系统电容产生谐振，就可能产生铁磁谐振过电压。
铁磁谐振不仅可在工频（50HZ）下发生，也可在高频(>50HZ)、低频（>50HZ)下发生。
二、电磁谐振的特点电磁谐振是电力系统自激振荡的一种形式，是由于变压器、电压互感器励磁磁通饱和作用引起的持续的、高幅值过电压现象，其主要特点为：1.谐振回路中铁心电感呈非线性，电感随电流增大而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变成谐振状态；如单相接地，跳闸、合闸，投切电容器等。
电压互感器烧毁原因分析及消除措施
电压互感器烧毁原因分析及消除措施关键词:铁磁谐振消谐方法1铁磁谐振产生原因中性点不接地系统中,正常运行时,三相基本平衡,中性点的位移电压很小。
但在某些切换操作如断路器合闸或接地故障消失后,由于三相互感器在扰动后电感饱和程度不一样而形成对地电阻不平衡,它与线路对地电容形成谐振回路,可能激发起铁磁谐振过电压。
2铁磁谐振的现象铁磁谐振分基波谐振、分次谐振、高次谐振。
基波谐振是一相对地电压降低,另两相对地电压升高跨越线电压,或两相电压降低、一相电压升高跨越线电压、有接地旌旗灯号发出;分次谐波是三相对地电压同时升高、低频变动;高次谐振是三相对地电压同时升高跨越线电压。
其现象为线电压升高、表计摆动,电压互感器开口三角形电压跨越100V。
3铁磁谐振对电力体系安全运行的影响1)中性点不接地系统中,随着中低压电网的扩大,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,单相接地时接地电弧不能自动熄灭必然产生电弧过电压,一般为3～5倍相电压甚至更高,致使电网中绝缘薄弱的地方放电击穿。
2)在发生谐振时,电压互感器一次励磁电流急剧增大,使高压熔丝熔断。
如果电流尚未达到熔丝的熔断值,但超过了电压互感器额定电流,长时间处于过电流状况下运行,必然造成电压互感器烧损。
3)谐振发生后电路由原来的感性状态改动为容性状态,电流基波相位发生180°反转,发生相位反倾现象,从而使小容量的异步电动机发生反转现象。
4)发生高零序电压份量,出现虚幻接地和不正确的接地指示。
4常用的消谐方法及优缺点一般来讲,消谐应从两方面动手,即改动电感电容参数以破坏谐振条件和接收与消耗谐振能量以抑制谐振的发生,或使其受阻尼而消失。
1)采用励磁特性较好的电压互感器。
新建或革新变电站电压互感器时尽量采用励磁特性较好的电压互感器。
在一般的过电压下不会进入饱和区,从而不易构成参数婚配而出现谐振。
但电压互感器的励磁特性越好,发生电压互感器谐振的电容参数范围就越小。
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。
电压互感器铁磁谐振产生原因和抑制措施
电压互感器铁磁谐振产生原因和抑制措施摘要：电力系统的结构可以说是很复杂的，电压互感器铁磁谐振会带来一定程度的影响，其中比较常见的便是烧坏电压互感器，进而导致高压电机跳闸使生产停止，造成经济损失。
文章通过对电压互感器铁磁谐振的产生原因进行分析，提出了几点措施，以供相关部门参考利用。
关键词：电压互感器；铁磁谐振；危害；消除措施1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。
2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振荡回路，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XL大于容抗XC；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XL小于容抗XC，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。
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电压互感器铁磁谐振故障原因分析与处理
近年来，随着经济的发展和科学技术的不断进步，电磁式电压互感器目前被广泛应用于35kV以及以下电压等级中性点不接地配电网中，其将一次侧高电压转换为低电压供保护系统、计量系統以及相关测控装置使用。
当系统中发生单相接地故障时，能够允许最长带接地运行2小时，有可能使得电压互感器铁芯饱和，从而满足铁磁谐振条件而产生过电压，轻则导致高压限流熔断器故障，重则造成互感器绝缘损坏或过热损毁。
标签：电磁式电压互感器;铁磁谐振;过电压;治理措施
引言
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。
1电压互感器铁磁谐振产生机理及激发因素
1.1铁磁谐振产生机理
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。
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。
1.2铁磁谐振激发因素
铁磁谐振激发因素包括：①单相接地;②线路断线;③线路非同期合闸操作;
④电力系统瞬间过电压;⑤电磁式电压互感器突然投入运行。
1.3铁磁谐振分类
电磁式电压互感器发生铁磁谐振一般可表现为两种形式：一种情况下由于系统发生断线、间歇性弧光接地故障时，因铁芯饱和导致的铁磁谐振及过电压;另一种情况下当变压器空载合闸对母线充电时，电磁式电压互感器的一次侧绕组同母线对地电容之间形成振荡谐振条件，从而导致过电压。
不接地系统正常运行，线路对地电容与电磁式电压互感器一次绕组之间感抗形成并联回路，由于等效感抗一般均较大，电网对地阻抗主要表现为线路对地电容的容抗，此时三相较为平
衡，谐振条件不成立。
当出现空载合闸或者间歇性弧光接地故障时，由于互感器三相绕组之间不同饱和度，中性点会出现较大偏移电压，满足谐振条件时，将会引起谐振过电压。
根据铁磁谐振发生频率不同，可分为基波谐振以及谐波谐振。
其中基波谐振也称为工频谐振，谐波谐振又可分为分频谐振与高频谐振，分频谐振主要是1/2、1/3、1/5次谐波引发，高频谐振主要为2、3、5次谐波引发。
系统发生工频谐振时，中性点出现偏移电压，且该偏移电压为工频电压，此时系统电压出现一相或两相电压升高并伴随一相电压降低。
当发生谐波谐振时，系统中性点偏移电压为谐波电压，会出现三相电压同时升高的异常现象。
2铁磁谐振故障案例分析及处理措施
2.1故障现象和原因分析
以京沪高铁无锡东站为例，10kV配电所高压室内某日突然发出“嘭、嘭”声响，二号电源母互柜（N10）电压互感器A相冒烟，与此同时二号电源断路器柜（N8）的断路器跳闸，经查找发现是由于供电局线路单相接地造成。
具体分析如下。
（1）供电局线路C相接地，其馈出至无锡东站10kV配电所电源线A、B 相电压上升为线电压，使得电压互感器铁芯饱和，产生铁磁谐振过电压致使电压互感器炸裂。
（2）设计缺陷。
该电压互感器在京沪高铁开通之前曾发生过同样的问题，后加装了20Ω 600W普通的消谐电阻没有效果;电压互感器（半绝缘）抗过载能力差，在供电系统为10kV不接地系统且线路发生单相接地故障时，对地电压数值会由相电压升高为线电压;电源进线柜未设母线零序过压保护，使其既不能报警也不能出口跳闸。
2.2处理措施
（1）将电压互感器的工作电压等级提高到12kV，并采用全绝缘。
（2）一次侧加高压熔丝保护。
磁饱和时电压互感器一次侧电流会剧增至原几十倍乃至上百倍，因此采取一次侧镕丝保护。
（3）设置2分频的二次消谐器。
考虑到电压互感器铁磁谐振的基波不是工频而是2分频，因此针对2分频配置二次消谐器。
3常用铁磁谐振消谐措施
3.1电压互感器一次侧中性点经电阻接地
中性点接入电阻接地，称之为一次消谐，电阻也称为消谐器。
这个电阻可以是线性的，也可以是非线性的，中性点串入电阻后，在线路发生单相接地时，可以降低非故障相的对地电压，抑制涌流，减小电压互感器绕组的饱和度，降低铁磁谐振的可能性。
消谐电阻越大，消谐效果越好。
一次消谐器只能保护本互感器，对电网中其他互感器消谐不起作用。
采用这种消谐方式要考虑消谐器的热容量，如果热容量选择不当，容易导致引线烧断、消谐器烧毁等故障，从而失去消谐作用。
另外，单相接地故障时，消谐电阻承担了大部分的零序电压，使得开口三角形处电压降低，影响继电保护的灵敏度。
再者，在中性点不直接接地的情况下，在发生单相接地时电压互感器的中性点对地电压或达到数千伏，对电压互感器的
绝缘要求高，因此，不能使用半绝缘的电压互感器，应采用全绝缘的互感器。
3.2电压互感器二次侧三角形开口处装设电阻
在电压互感器二次侧的开口三角形处装设电阻，称为二次消谐。
在正常情况下，开口三角形两端电压为零，电阻呈现高阻态。
当发生单相接地时，开口三角形两端有电压，电阻呈低阻可以消耗谐振的能量，可以抑制铁磁谐振过电压，其电阻越小，消耗谐振能量的效果越显著。
但是由于流过较大的电流，电压互感器容易过载，在谐振时间较长时，甚至会导致互感器镕丝熔断或者互感器烧损。
现在普遍采用微机消谐器来进行二次消谐，微机二次消谐器的工作原理是：在开口三角形处并联2只反向晶闸管，2只晶闸管由单片机控制，正常运行或单相接地时，装置不动作。
一旦判断出发生铁磁谐振，2只晶闸管交替触发导通，开口三角形处被短接，此时通过消耗能量来消除谐振，谐振消除后，晶闸管恢复阻断状态。
开口三角形处短接时间较短，一般不会对互感器造成影响，但是，消谐器一旦晶闸管关断失效，开口三角形处将始终处于短路状态，如果发生单相接地时，大电流会烧毁互感器。
3.3采用消弧线圈
消弧线圈的感抗远远小于电压互感器的感抗值，在系统中性点上接入消弧线圈，相当于电压互感器并联了1个线圈，改变了系统中电感L的数量，破坏了谐振条件，并且在有了消弧线圈之后，减小了流过电压互感器的电流，防止了电压互感器事故的发生。
3.4采用励磁特性好的电压互感器
伏安特性好的电压互感器，在一般过电压下不会进入饱和区，不易构成参数匹配而引发谐振。
从某种程度来说，这是一个治本的措施。
结语
综上所述，受变电站电压互感器电压突然变化的影响，极容易诱发铁磁谐振现象，开关合闸、对地电容以及铁芯特性均是铁磁谐振的影响因素。
一旦产生铁磁谐振，会导致电压和电流在瞬间急速升高，对电网的安全运行形成了挑战。
因此，应注重改选具有性能优势的电压互感器元件，合理设定高压侧接地方式，装设消弧线圈，促进电力系统操作规范化，从根源上防范铁磁谐振的产生。
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