铁磁谐振的基本原理
经典-电压互感器的铁磁谐振分析
某 县 的 两 座 35 kV 变 电 站 10 kV 电 压 互 感 器 最 初 选 用 JSW-10 型，都曾出现因铁磁谐振烧毁互感器情况，因谐振使 电压互感器一次保险熔断现象时有发生。 如果是电压互感器 一次保险熔断还能及时更换，对供电不会有太大影响。 但是， 对 于 上 世 纪 90 年 代 初 建 设 的 这 些 小 型 35 kV 站 ，10 kV 母 线是单母线不分段，只装有一组电压互感器，物资部门很少 有备件，如果出现烧毁互感器情况，将不能及时更换，其后果 一是影响表计和 10 kV 母线电压的监视，二是交流系统失去 绝缘监察，当系统出现单相接地时不能及时报警发信号。
四、铁磁谐振预防与消谐
产生谐振的原因是某些激发因素使电压互感器铁芯饱 和， 感抗由大变小 或 是 电 网 的 电 容 参 数 变 化 使 XL=XCO 而 产 生谐振。 因而防止谐振就是防止铁芯饱和，尽量避免产生激 发因素。
一是选用励磁特性不易饱和的、绝缘性能较高的电压互 感器，或是在互感器一次的中性点串接消谐装置。 某县两座 变电站就是在互感器一次的中性点串接消谐装置，解决了谐 振过电压、间歇性弧光接地而烧毁电压互感器的问题。 二是 加强运行维护，改善开关的同期性，尽量减少瞬间接地故障， 即减少谐振的激发因素。 三是电压互感器开口三角串电阻安 装 WNXⅢ-10(60)型 微 电 脑 消 谐 装 置 ，某 县 8 座 35 kV 站 装 上后，运行效果比较好，该装置不仅能消除谐振，还能记录谐 振类型、时间。 只是要注意消谐器安装点距互感器较远时，要 保证连接二者的二次回路电阻不能大于 3Ω。 四是操作中注 意监视母线电压，如电压过高则立即改变运行方式，投入或 切除线路或设备，实质上就是改变 XCO/XL 值，消除谐振。 五是 给母线充电前先切除母线所带电压互感器， 充电后再投入， 停母线时也先切除电压互感器，再拉开开关。 或者给母线充 电时采用线路及母线一并充电的方式。 六是采用电容式电压 互感器，由于其对地呈现容性，从根本上失去了谐振的基础， 从而防止铁磁谐振的发生。
铁磁谐振
铁磁谐振定义：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。
铁磁谐振
铁磁谐振的几个特点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。
2）PT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。
3）串联谐振电路来说，产生铁磁谐振过电压的的必要条件是因此铁磁谐振可在很大的范围内发生。
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…1／2（1，2，3…）倍频率的谐振。
5）铁磁谐振对PT的损坏。
电磁谐振（分频）一般应具备如下三个条件。
①铁磁式电压互感器（PT）的非线性效应是产生铁磁谐振的主要原因。
②PT感抗为容抗的100倍以内，即参数匹配在谐振范围。
③要有激发条件，如PT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。
据试验分频谐振的电流为正常电流的240倍以上，工频谐振电流为正常电流的40～60倍左右，高频谐振电流更小。
在这些谐振中，分频谐振的破坏最大，如果PT的绝缘良好，工频和高频一般不会危及设备的安全当系统发生单相接地时，故障点流过电容电流，末接地的两相相电压长高√3，这将严重影响线路和电气设备的安全运行（此时电压互感器的励磁阻抗很大，故流过的电流很小）。
但是，一旦接地故障点消除，非接地相在故障期间已充的电荷只能通过电压互感器高压线圈经其自身的接地点接入大地。
在这一瞬间电压突变过程中，电压互感器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。
由于接地电弧熄灭时间不同，故障点的切除就不一样。
因此，不一定在每次出现单相接地故障时，电压互感器高压线圈中都要产生很大的激磁电流，其高压侧熔断器的情况也有所不同。
铁磁谐振的常用消除办法根据以上分析配电系统铁磁谐振的特性，就不难找到加以解决的办法。
铁磁谐振原因及消谐措施分析
铁磁谐振原因及消谐措施分析发布时间：2021-12-21T10:09:23.006Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第15期作者：刘世杰刘照辉李童刘新宇顾尚鹏[导读] 剖析在外部因素激发下电压互感器发生铁磁谐振的根本原因，分析谐振特性，并制定相应的预防措施。
辽宁红沿河核电有限公司辽宁大连 116000摘要：剖析在外部因素激发下电压互感器发生铁磁谐振的根本原因，分析谐振特性，并制定相应的预防措施。
关键字：铁磁谐振电压互感器中性点不接地系统消谐措施0、引言电压互感器作为电力系统中重要的保护、测量元件，一旦发生故障将造成重大损失；而铁磁谐振又是引发电压互感器损坏的最常见原因，因此在使用电磁式电压互感器时应该采取相应预防措施，以保证电压互感器正常工作，确保电力系统安全稳定运行。
1、谐振条件在中性点不接地系统中，由于接地保护的需要，三相电压互感器的中点是直接接地的，因此电压互感器与电网线路对地电容并联而形成谐振回路，电磁式电压互感器的电感是非线性的，这种谐振回路为非线性谐振回路，或称铁磁谐振回路。
鉴于电磁式电压互感器的非线性励磁特性，电力系统正常运行时电压互感器不会饱和且呈现出很大的感抗。
当系统发生扰动（如投入和断开空载母线、单相接地突然消失、外界对系统干扰或系统操作产生过电压等）时，电压互感器会由于电压上升而达到饱和，电压互感器中的暂态励磁电流急剧增大，感抗下降，并且由于三相饱和程度不同而产生中性点偏移电压。
当系统的容抗和电压互感器的感抗相等或接近时容易发生分频、基频和高频谐振，电压互感器一次绕组电流远大于额定值时，会导致电压互感器高压熔丝熔断，造成电压互感器二次电压消失，引发厂用电切换，同时也易导致电压互感器因过热而爆炸。
当XC / XL＜0.01时，谐振不会发生，当0.01≤XC / XL≤0.1时，会发生分频谐振，而且起振电压很低；当0.1≤XC / XL≤1时会发生工频谐振（基波），XC / XL≥1时进入高频谐振区。
浅谈铁路10kv电力系统中铁磁谐振现象及防范
浅谈铁路10kv电力系统中铁磁谐振现象及防范文章对铁路10kv电力系统设备运行中出现的铁磁谐振现象进行研究分析，提出防范措施，以提高电力设备供电可靠性。
标签：铁磁谐振；研究分析；防范措施引言普速铁路10kv电力系统和高速铁路电力配电所调压变压器一次侧中性点不接地，单相接地故障时电流很小，允许运行接地运行2h。
在这种系统中，时常会出现这样一些现象，如：在分、合断路器时，出现瞬时接地信号指示、电压互感器高压保险熔断；在出现单相接地时，电压互感器高压保险熔断或电压互感器烧毁；负载小的时候，出现三相电压指示严重不对称。
这些故障现象很多都是铁磁谐振造成的，为确保供电可靠性，提高信号等重要负荷供电质量，有必要对此进行研究，并提出防范措施。
1 铁磁谐振的原理铁路10kv电力系统中大量存在着有铁心的电感线圈和电容的电器设备及大量电缆，为铁磁谐振的发生创造了条件。
有电感和电容的电路，在一定条件下就会出现谐振。
电容、电感串联的电路，会出现电压谐振；电容、电感并联的电路，会出现电流谐振。
在分、合闸操作时就会引起谐振现象发生。
实际的电力系统电路复杂，不仅是三相的，电容也不一定是明显的电容器，可能是空载电缆线路或架空线路，电感线圈可能是变压器、互感器、电抗器，激发因素也不一定明显。
下面举例说明。
例如：当10kv电力系统发生单相接地时，因铁磁谐振造成电压互感器高压熔断器熔丝熔断。
图1 10KV电力系统接线图图2 等效电路图如图1所示，系统中性点是不接地的，但是电压互感器的中性点是接地的，它的高压绕组与外线对地电容构成L、C并联回路，图中，BI代表变压器的二次绕组，Ca、Cb、Cc代表三相对地电容，La、Lb、Lc代表电压互感器一次绕组，可以看成是带铁心的线圈。
当C相接地时，故障点流过电容电流，该系统的等效电路如图4所示。
因为Cc、Lc被短路，所以图中没有画出，La、Ca组成一个并联回路，两端电压Uca是1.732倍的相电压，在这一瞬间电压突变过程中，电压互感器高压线圈的非接地两相的励磁电流就要突然增大，呈现不同程度的饱和，电压互感器的各相感抗发生变化，各相电感值不相同，中性点位移，产生零序电压。
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。
铁磁谐振原理和反铁磁谐振的方法
铁磁谐振原理和反铁磁谐振的方法张烨李中琴(新乡学院，河南新乡453003)应甩科技睛蓟铁磁谐振是电力系统中一种内部过电压现象。
钦磁谐振过电压是电力系统中的一种非线幢共据现象发生时，系统出现明显的高于额定工作,grx而持续时间较长的电压升高和电位差升高而造成的，使电网的安全运行遭到严重破坏，人身安全受到严重威胁。
因此，研究铁磁谐振的原理和反铁磁谐强的方法至关重要。
￡；c；键阕]铁磁{毒撂；铁磁谐据电压；反皴磁谐振铁磁谐振是一个长期困扰电力系统安全的复杂问题。
它产生的过电压和过电流通常可达到系统设备额定值的数倍而造成损坏，给电力系统安全带来巨大威盼。
在电力系统的振荡回路中，电压互感器是铁心电感元件，如果有某种大扰动或操作，PT(电压互感器)的非线性铁，0嘻先可能饱和，从而与线路和设备的对地电容形成特殊的单相或三相共振国路，激发起持续的、较高幅值的过电压，这就是铁磁谐振过电压。
1铁磁谐振产生的原理铁磁谐振可以是基波谐振、高次谐波谐振、还可以是分次谐波谐振，如图下图f f r-示,，是最简单的电阻R，电容C和铁心电感L的串联电路。
假设在正常运行条件下其初始感抗大于容抗(c-)L>I／06C)，电路T-'-R-备线性谐振的条件，但是当铁心电感两端的电压有所升高时，电感线圈中出现涌流，这就有可能使铁，0饱和，其感抗随之减小，一直可以降到∞L=I／∞C，使之满足串联谐振的条件，在电感、电容两端形成过电压，这种现象称为铁磁谐振现象。
因为谐振回路中的电感和电容不是常数，回路没有固定的宇振频率，同样的回路中，既可以产生谐振频率等于电源频率的基波谐振，也能产生高次谐波和分次谐波，因此具有各种谐波振荡的可能性是铁磁谐振的重要特点。
jRL图1铁磁谐振有以下几个主要特点：1)对铁磁谐振电路，在相同的电源电视作用下，回路可能有不兵—种稳定的工作状态，如基波的非诣振状态和谵锈献态。
宅路到底稳定在哪种状态要看外界；中击引起过度过程的情况。
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。
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。
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。
铁磁谐振自保持
铁磁谐振自保持一、基本概念铁磁谐振自保持是指在外部施加激励的情况下，系统能够自行保持在某一稳定工作状态的现象。
在铁磁材料中，由于电磁耦合作用，当外部激励频率接近铁磁共振频率时，会发生共振现象，使得系统处于某一特定状态下，能够自持续工作。
铁磁谐振自保持不仅可以提高系统的稳定性和灵敏度，还可以降低系统的能耗和成本，因此受到广泛关注和应用。
二、原理机理铁磁谐振自保持的原理主要是基于铁磁材料的特性和电磁耦合作用。
铁磁材料在外加交变电磁场的作用下会产生磁化过程，通过磁场和电场之间的相互作用产生能量交换和转换过程，从而实现系统的自持续振动。
铁磁谐振自保持的机理涉及到磁-电耦合效应、磁致伸缩效应、磁致电效应等多种物理效应，需要综合考虑材料的特性、结构的设计和电磁场的激励等因素。
三、应用铁磁谐振自保持在传感器、电动机、变压器等领域有着广泛的应用。
在传感器中，通过铁磁谐振自保持可以实现对外部环境的敏感检测，提高传感器的稳定性和精度。
在电动机中，铁磁谐振自保持可以提高电动机的效率和响应速度，降低能耗和噪音。
在变压器中，铁磁谐振自保持可以实现能量传递和转换的自持续性，提高变压器的效率和稳定性。
四、发展趋势随着科学技术的不断发展和进步，铁磁谐振自保持的应用领域将会进一步拓展和深化。
未来，铁磁谐振自保持将更加广泛应用于智能感知、智能控制、智能制造等领域，为实现智能化和自动化生产提供关键技术支持。
同时，铁磁谐振自保持在材料、结构和电磁场等方面仍然存在许多挑战和难题，需要加强基础研究和技术创新，推动其发展为高效、可靠的核心技术。
总之，铁磁谐振自保持作为一种重要的物理现象和技术手段，对提高系统的稳定性和性能具有重要意义。
通过深入研究和探讨铁磁谐振自保持的基本概念、原理机理、应用及发展趋势，可以更好地理解其作用机制和应用价值，推动其在实际工程中的广泛应用和推广。
希望在不久的将来，铁磁谐振自保持能够成为智能制造和智能控制的重要支撑技术，为推动产业升级和经济发展做出更大的贡献。
铁磁谐振的基本原理
铁磁谐振的基本原理嘿，你们听说过铁磁谐振吗？这不就是那种看似高大上，其实也就那么回事的科学玩意儿嘛！我就来说说这事儿，保证你们听完之后，感觉跟邻居家大爷聊天似的。
说起来，我以前也是个“小白”，对这铁磁谐振一窍不通。
后来啊，有幸认识了一位电学界的“老司机”——老李。
老李这人对铁磁谐振那可真是了如指掌，一聊天，我就觉得仿佛打开了新世界的大门。
那天，我们俩在一块儿喝茶，我就跟老李说：“老李啊，我这铁磁谐振的原理一直没弄明白，你能给我讲讲吗？”老李笑了笑，端起茶杯喝了口茶，然后说：“哎，这事儿其实也不复杂，咱们就先从磁场说起。
”“磁场？”我疑惑地问，“磁场跟铁磁谐振有什么关系啊？”老李放下茶杯，指着桌子上的一个磁铁说：“你看，这个磁铁就是铁磁性材料，它对周围的磁介质有影响。
当这个磁铁在变化的电场中运动时，就会产生一个电场，这就是所谓的电磁感应。
”“哦，原来是这样啊！”我恍然大悟。
“没错，”老李接着说，“铁磁谐振就是电磁感应和铁磁材料的特性相结合产生的现象。
简单来说，就是当电路中的电磁场频率与铁磁材料的固有频率相匹配时，电路中的电流、电压等参数会出现极大值，这就是谐振。
”“固有频率？”我好奇地问，“那这频率又是怎么来的呢？”“哈哈，这个问题问得好！”老李笑了起来，“固有频率跟铁磁材料的磁导率、电路参数有关，就像每个人的指纹一样，独一无二。
你要想知道具体数值，还得去查阅资料或者测量。
”“哦，我明白了。
”我点了点头。
这时，旁边的一位朋友插嘴道：“哎，你们说的这铁磁谐振，到底有什么用呢？”老李喝了口茶，说：“这铁磁谐振可有大用处呢！比如，在无线充电、传感器、变压器等领域都有应用。
它能让电路在特定的频率下工作，提高效率，减少损耗。
”“哇，原来这么有用啊！”我感慨道。
“是啊，”老李笑着说，“这铁磁谐振就像一把神奇的钥匙，能打开电路世界的大门。
只要你掌握了它，就能在电学领域如鱼得水。
”听完老李的话，我心中对铁磁谐振有了更深的认识。
电力系统铁磁谐振的产生及消除措施
电力系统铁磁谐振的产生及消除措施【摘要】铁磁谐振过电压是一种常见的内部过电压，多发生在中性点不直接接地的配电网中，在中性点直接接地的电网中也时有发生，谐振时的过电压和过电流，严重影响了系统安全运行。
本文就其原理、检测方法以及消除措施作了简单的探究。
【关键词】电力系统铁磁谐振产生消除中图分类号：f407.61 文献标识码：a 文章编号：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。
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。
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核算有较大裕度（约30%）可拆除断口 均压电容。
回路电阻（损耗）的影响：
∆U
R2 > R1
E
m
R2
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；
分数次谐波谐振基本现象：
• 不仅具有一定幅值的过电压，也会在电 感线圈中出现极大的过电流倍数（可达 额定电流的几百倍以上）；
• 往往造成TV高压熔断器熔丝烧断、严 重的烧毁TV；
• 因为频差，三相电压表出现低频摆动； • 分频谐振常常发生在有串联补偿的电网
中；
基波谐振基本现象：
• 中性点出现位移电压； • 某一相电压数值降低，但不为零；
3.电磁式电压互感器饱和引起的 谐振过电压
等值接线
• 下面分析正常时和剧烈扰动时的TV上 的电压和电流
分析结论：
• 正常时，中性点电位等于零，回路呈 容性；
• 当出现剧烈扰动时，铁芯电感饱和； • 当参数配合不当，发生串联谐振，在
中性点（对地电容）出现很高的电压； • 中性点位移，将引起TV三相电压发
电力系统常见非线性谐振过电压
• 传递过电压 • 断线谐振过电压 • 电磁式电压互感器铁磁谐振过
电压
1.传递过电压
• 是一种线性谐振，但有时会激发铁磁 谐振；
• 电网出现不对称接地，断路器非全相 或不同期操作时，中性点电压将显著 增大；
• 通过静电、电磁耦合，在不同绕组间 或相邻线路间发生电压传递现象；
2C
" 12
L
戴维南等值电路
C
E
1.5L
发生基波铁磁谐振的必要条件： L 1 C
防止断线谐振过电压的技术措施
• 保证断路器的三相同期动作；避免发 生拒动；不采用熔断器；
• 加强线路的巡视和检修，预防发生断 线；
• 断路器操作后又异常现象，可立即复 原，并进行检查；
• 中性点接地电网中，操作中性点不接 地的负载变压器时，应将变压器中性 点临时接地。
生变化
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。 5）在零序回路中接入阻尼电阻。
TV开口三角绕组短时接入R； TV一次绕组中性点对地接入非线性消谐电阻；
• 在不利的参数配合下，出现线性串联 谐振或铁磁谐振状态。
• 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：
1. 铁磁谐振
R
L
E
C
UC UL
• 谐振发生的必要条件：
ωL>1/ωC • 因为电感不是常数，所以谐振
频率也不是常数； • 工频谐振 • 高频谐振 • 分频谐振
进入稳定谐振状态的条件：
E a1
a2
a3
P
UC UL ∆U
a1, a2, a3工作点分析：
• a1是稳定工作点，电路呈感性，电容、 电感电压较低，回路电流较小，是非 谐振工作点。
其余两相对地电压升高，其值超过 线电压，产生“虚幻接地”现象。 • 零序电压往往同时出现过电压；
小结：
• 铁磁谐振的发生是因为铁磁元件的饱和； • 发生铁磁谐振的必要条件是ωL>1/ωC； • 电源出现剧烈扰动时，回路可能进入谐振
状态； • 谐振频率可以是工频、高次谐波和分次谐
波； • 回路损耗对谐振起到限制作用；
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：
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。
三相对称电源接有空载变压器
l xl
•
EA
•
EC
C
' 0
•
EB
C0"
C0
C
" 12
C
" 12
C0
L
L L
等值电路
A
C
' 0
C0"
•
1.5 E A
2C 0
铁磁谐振的激发：
∆U
m E
n I
外电源E的增大超过m点后，回路电流从 感性突变为容性，并进入谐振工作点n
分析结论：
1）工作电压较低时，存在两个工作点a1 和a3 ；
2）工作电压超过一定值时，只存在一个 工作点a3 ；
3）存在两个工作点时，正常时处于a1工 作点； 当出现剧烈过渡过程时，工作点可能 越变到a3 ，激发谐振现象。
铁磁谐振的特点：
• 发生铁磁谐振的必要条件是ωL>1/ωC； • 满足必要条件前提下，回路存在不止一种
工作状态，是否进入谐振状态，要看电源 过渡过程剧烈程度； • 铁磁谐振产生过电压与过电流，且能自我 保持；
• 铁磁谐振的发生是因为铁磁元件的饱 和。过电压受铁芯饱和和回路损耗的 限制；
• 谐振频率不是常数，可以等于电源频 率（50Hz）、可以为工频倍数（高次 谐波）、可以为分数次谐波；
• a2是不稳定工作点，微小扰动可使工 作点偏离a2；
• a3是稳定工作点，电路呈容性，电容 电感电压和电流急剧增大，称为谐振 状态的工作点。
• 为什么P点（ωL=1/ωC）不是谐振点？
• 为P点不是稳定工作点，回路将偏离 P点，最终工作点稳定在a3点。
• 因为a3点已经出现谐振过电压和过电 流，因此将a3称为谐振点。