教案9-断线谐振和电磁式电压互感器引起的铁磁谐振过电压
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。
电磁式电压互感器发生铁磁谐振的危害及解决措施
电磁式电压互感器发生铁磁谐振的危害及解决措施发表时间：2016-11-09T09:25:29.473Z 来源：《电力设备》2016年第16期作者：程新恒张献红[导读] 谐振的危害非常大必须采取措施加以解决。
在常村变10KV电压互感器一次侧加装消谐器后再没有发生谐振现象。
（国网河南叶县供电公司河南平顶山 467200）摘要：电力系统中电磁式电压互感器由于激磁特性的非线性，当系统进行操作及发生故障等造成电压发生波动时，一旦满足电网感抗等于容抗条件时便发生串联谐振，产生谐振过电压。
且过电压倍数高，持续时间长。
轻者造成电磁式电压互感器熔丝熔断、电压互感器烧毁、重者造成电网设备绝缘损毁、相间短路、保护装置误动作等，因此必须采取措施，加装一次消谐器。
破坏谐振发生条件，预防谐振发生。
关键词：电磁式电压互感器谐振；危害；处理引言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串联振荡回路，在一定的能源作用下，导致系统某些元件出现严重的过电压，给电网安全稳定运行带来不利影响，这种现象称为串联谐振现象，由于电磁式电压互感器激磁特性的非线性，当电压发生波动使网络中感性阻抗等于容性阻抗时，便产生串联谐振过电压。
这种谐振过电压统称为铁磁谐振过电压。
特别是遇有激磁特性不好（易饱和）的电磁式电压互感器及系统发生单相对地闪络或接地时，更容易引发谐振过电压。
轻者令到电磁式电压互感器的熔断器熔断、匝间短路或爆炸；重者则发生避雷器爆炸、相间短路、保护装置误动作等严重威胁电力系统和电气设备运行安全的事故。
一、铁磁谐振发生的原因电路是电流流通的路径，在具有电阻、电感和电容的电路里，对电路中的电流所起的阻碍作用叫做阻抗。
阻抗常用Z表示，是一个复数，实部称为电阻，虚部称为电抗。
电抗呈现感性或容性，电力系统正常运行时，电抗呈感性，当长距离输电且负荷较小时或系统投入电容器较多时则电抗呈容性。
而一旦，虚部为零（感抗等于容抗），即阻抗完全为电阻时，就构成了触发谐振的条件，谐振便产生了。
[整理]铁磁谐振过电压
![[整理]铁磁谐振过电压](https://img.taocdn.com/s3/m/5119691a02d8ce2f0066f5335a8102d276a261f9.png)
电压互感器铁磁谐振过电压浅析摘要：高压系统中的铁磁谐振过电压是电力系统常见的过电压之一，是由于变电站倒闸操作或在运行时接地故障消除等原因引起的，其实质就是电磁式电压互感器励磁特性饱和，激发铁磁谐振。
发生铁磁谐振过电压，不但对大量电力设备和系统安全运行带来危害，还严重危及人身安全，必须予以足够重视和防范。
关键词：铁磁谐振过电压防范措施一、引言由于10kV设备多为高压三相设备，当单相接地时，为了保证三相电压还能继续保持平衡、对称的关系，系统能够持续运行，提高供电可靠性，因此10kV系统多采用不接地运行方式。
为了能正确识别单相接地故障，并对电网电压进行监测，这就需要10kV系统中的电压互感器中性点接地。
当母线空载或出线较少时，因合闸充电或在运行时接地故障消除等原因的激发，会使电压互感器过饱和，则可能产生铁磁谐振过电压，出现相对地电压不稳定、接地指示误动作、电压互感器高压保险丝熔断等异常现象，严重时会导致电压互感器烧毁，继而引发其它事故。
二、铁磁谐振过电压原理铁磁谐振仅发生在含有铁芯电感的电路中。
当电感元件带有铁芯时（如变压器、电压互感器等），一般都会出现饱和现象，这时电感不再是常数，而是随着电流或磁通的变化而变化，在满足一定条件时，就会产生铁磁谐振现象。
铁磁元件的饱和特性，使其电感值呈现非线性特性，所以铁磁谐振又称为非线性谐振。
为探讨铁磁谐振过电压最基本的特性，可利用图1的L-C串联谐振电路进行分析。
假设正常运行条件下，其初始感抗大于容抗（ωL > 1/ωC），电路不具备谐振的条件，而电感线圈中出现涌流时就有可能使铁芯饱和，感抗下降，使ωL = 1/ωC，满足串联谐振条件，产生谐振。
图1 串联铁磁谐振电路图2为铁芯电感和电容上的电压（U L、U C）（有效值）随电流变化的曲线。
U C为一直线；在铁芯为饱和时U L基本上是一直线，当电流增大，铁芯饱和后，电感值减小，U L不再是直线，因此两条伏安特性曲线必相交，这时产生铁磁谐振的前提。
电磁式电压互感器铁磁谐振产生及治理方法
电磁式电压互感器铁磁谐振产生及治理方法摘要：电磁式电压互感器大量应用于35kV及以下中性点不接地电力系统中，铁磁谐振在电力系统中的频发导致电磁式电压互感器烧损，严重时甚至发生爆炸事故。
本文主要针对某330kV变电站发生铁磁谐振导致电磁式电压互感器烧损并进一步导致主变进区短路使主变绕组烧损进行分析，且对电压互感器发生铁磁谐振的原因及防止措施提出可行性意见，保证电网安全稳定运行。
关键词：电磁式电压互感器、铁磁谐振、消除措施1、引言随着电网高速发展，电磁式电压互感器作为保护与计量设备广泛应用于35kV 及以下电压等级的中性点不接地系统中。
但系统中发生单相接地故障或者开关开断操作时，电磁式电压互感器等电磁元件与电网系统中电容元件以及线路对地电容等形成谐振回路，系统中产生能够激发铁磁谐振的谐振频率。
变电站35kV及以下系统大量安装电磁式电压互感器，然而由于电磁式电压互感器电磁特性，经常发生铁磁谐振，导致电压互感器烧损，严重时甚至发生爆炸事故。
本文结合实际事故进行原因分析，并提出相应的预防治理措施。
2、事故现象及初步结论2.1 事故发生过程某日03时10分40秒，某330kV变电站#1主变低压侧35kV#1电容器#3561开关动作合闸，#1主变三侧电压无异常。
03时25分19秒030毫秒，35kV#1电容器#3561开关动作分闸，#1电容器组退出运行，35kV I段母线三相电压发生畸变，故障录波显示最大电压幅值达到56kV如图1所示。
35kV#1电容器、#2电容器、#1所用变保护报频率异常、装置报警。
该过程持续到03时48分52秒910毫秒，故障持续时间为23分34秒。
图1 #1电容器组退出运行后电压开始畸变03时49分24秒794毫秒，#1主变35kV侧C相电压互感器断线，发生35kV I母C相单相接地故障，35kV#1电容器、#2电容器、#1所用变保护报频率异常、03时49分24秒814毫秒，#1主变保护装置运行异常。
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摘要：运行经验证明，在我国中性点绝缘、中性点经消弧线图接地以及中性点直接接地的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；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。
关键词：过电压；物理概念；铁磁谐振现象Electromagnetic voltage transformer core saturation caused by ferromagnetic resonance phenomenonYangYe(wuxi constant chi electric power development co., LTD. 214161)Pick to: operating experience proved, in our country neutral insulation, neutral by petersen diagram ground and neutral directly grounded 3 ~ 220 kv power grid, have happened because of electromagnetic voltage transformer core saturation caused by ferromagnetic resonance overvoltage. For example, jiangsu a 220 kv substation for neutral temporary not earth once causeda transformer of resonance overvoltage; Northeast power grid a 154 kv via petersen diagram grounding system, once for arc suppression coil; Temporary from operation cause transformer of resonance overvoltage; Among them with the distribution network in neutral insulation appearedin more frequent, causing accidents is a kind of most internal overvoltage, because other grounding system only when they become neutral insulation system may not happen until the overvoltage.Keywords: overvoltage; Physical concepts; Ferromagnetic resonance phenomenon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。
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是电力系统中常见的一种测量设备，其作用是将高压变电器的高电压变换为低电压用于测量和保护系统。
电压互感器在运行过程中会受到各种干扰和影响，其中铁磁谐振过电压是一个常见的问题。
本文将对电压互感器铁磁谐振过电压的原因进行分析，并提出相应的防范措施。
一、铁磁谐振过电压的原因1. 铁芯饱和电压互感器的铁芯在运行过程中，会受到系统电压的影哨，当系统电压过高时，铁芯可能会发生饱和现象。
当铁芯饱和时，会导致互感器的谐振频率发生变化，从而产生过电压。
2. 负载变化3. 保护动作在系统故障或过载状态下，保护设备会进行动作，引发短时过电压。
这种过电压也可能引起电压互感器的铁磁谐振现象。
1. 加强互感器绝缘为了防范铁磁谐振过电压的发生，首先要确保互感器的绝缘性能良好。
在选择互感器时，应选择具有较高击穿电压的绝缘材料，以提高互感器的绝缘强度。
2. 优化互感器设计在互感器的设计过程中，应该根据系统的电压和负载特性，优化互感器的结构和参数，以减少铁磁谐振过电压的可能性。
3. 使用补偿电容器在互感器的设计中，可以加入合适的补偿电容器来抵消铁磁谐振过电压。
补偿电容器的选择和布置是一个复杂的工程问题，需要根据实际系统情况进行综合考虑。
4. 定期检测为了确保电压互感器的正常运行，需要定期对其进行检测和维护。
通过定期检测，可以及时发现互感器存在的问题，并采取相应的措施进行修复。
5. 系统优化在系统设计和运行过程中，应该保持系统的稳定性，避免出现系统过载或短路等故障情况，以减少铁磁谐振过电压的发生。
电压互感器铁磁谐振过电压是一个常见的问题，但通过合理的设计和操作措施，可以有效地防范和解决这一问题，从而确保电力系统的安全稳定运行。
希望本文的分析和建议能够为电力系统工程技术人员在实际工作中提供一些参考和帮助。
浅谈电压互感器铁磁谐振过电压及预防
的 非线 性 电感 Ｌ组 成 的 串联 谐 振 回 路 ： 最常 见 的 是 铁 磁 电压
谐 振 戢 Ｃ
２ 几种常见 的铁磁谐振
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 ， 但 当 系统 出现 故 障 时 ， 在 中性 点
式电压互感器 ｒ Ｉ ＇ Ｖ（ 一 次 中性 点接 地 ） 的 非 线 性 电 感 Ｌ组 成 的
并联 谐 振 回 路 。 串联 谐 振 也 称 铁 磁 电压 谐 振 是 指 大接 地 电 流
系统 中 ． 断路 器 断 口均 压 电容 Ｃ与母 线 电 磁 式 电压 互 感 器 Ｔ ｖ
压， 电压 表 指 针 到 头 ； 或 三 相 电压 轮 流 升 高超 过 线 电 压 ． 并同 时低 频摆 动 ； 三 相 电压 同 时升 高 ， 远 远 超 过 线 电压 。 电压 表 指 针 到 头 。有 时 出现 母 线 Ｔ ｖ喷 油 、 放 电、 着火、 爆炸 、 电磁 声 ． 母
种 现 象 会 导 致 高 压 电机 跳 闸甚 至 熔 毁 ， 使 绝 缘 被 击 穿 甚 至 熔 毁 爆 炸 等 ， 引发不可想象的严重后 果， 严重地危害 ， 甚 至 会 造 成 非 常 大 的经 济 损失 ， 在实际生活中， 要仔 细研 究 电压 互 感 式 铁 磁 谐 振 的 产 生原 因 并 采 取 有 效 措施 应 对预 防 。
１ ． １ 铁 磁谐 振产 生 的原 因
谐 振 只 能 在 交流 电路 中产 生 ， 电路 中 电 感 和 电 容 串联 ， 当 感抗 和 容 抗 相 等 时 ， 电路 产 生谐 振 ， 即 电 力 系统 中 ， 因电 感 、 电 容 元件 在 进 行 操 作 或 发 生 故 障 时 ， 形 成 各 种振 荡 回路 ， 在 一 定
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。
电力系统铁磁谐振过电压的产生及消除防范对策.
浅析电力系统铁磁谐振过电压的产生及消除防范对策摘要：利用图解法对非线性振荡回路中电流变化时,感性负载、容性负载电压的变化特性进行了分析，得出铁磁谐振过电压产生的原因指出对电气设备造成的危害和铁磁谐振发生的现象, 提出了消除这种过电压的方法和防范对策。
关键词：电力系统；铁磁谐振；理论分析；对策引言铁磁谐振是电力系统中常见的现象之一, 谐振过电压事故也屡有发生。
电力系统中存在着许多电感和电容元件, 当系统进行操作或发生故障时, 这些电感和电容元件可能构成各种振荡回路, 在一定条件下会产生谐振现象, 从而导致系统的某些部分或元件出现严重的过电压, 危及电气设备的安全, 影响保护装置的可靠性。
如果满足一定条件，就可能激发持续时间较长的铁磁谐振过电压。
铁磁谐振过电压可以是基波谐振, 可以是高次谐波谐振, 也可以是分频谐振。
中性点不接地系统中比较常见的发生铁磁谐振过电压的情况有:接有电磁式电压互感器的空载母线;配电变压器高压线圈对地短路; 用电磁式电压互感器在高压侧进行双电源的定相; 输电线路一相断线后一端接地以及开关非同步动作等。
铁磁谐振过电压可以在3〜330KV的任何系统中，甚至在有载长线的情况下发生，过电压幅值一般不超过1.5〜2.5Uxg最高运行相电压，个别可达3.5 Uxg;谐振过电压持续时间长，可达十分之几秒以上，甚至可能长期存在, 因此不能用避雷器限制。
铁磁谐振过电压的表现形式可能是单相、两相或三相对地电压升高, 出现虚幻接地现象或不正确的接地指示; 或者高, 或以低频摆动, 引起绝缘闪络或避雷器爆炸; 或产生高次谐波在互感器中出现过电流, 引起熔断器熔断或互感器烧毁等。
1 铁磁谐振过电压产生的原因电磁式电压互感器引起的谐振过电压, 从本质上讲是由于电磁式电压互感器的非线性励磁电感与系统的对地电容构成的铁磁谐振引起的电网中性点不稳定现象。
铁磁谐振过电压产生的必要和充分条件为(1 系统电源中性点对地绝缘。
电磁式电压互感器为什么会引起铁磁谐振过电压呢？
电磁式电压互感器为什么会引起铁磁谐振过电压呢？运行经验证明，在我国中性点绝缘、中性点经消弧线图接地以及中性点直接接地的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。
我们知道发生铁磁谐振过电压不仅或损坏电气设备，严重时可能影响系统的安全可靠运行。
今天我们一起来了解下电压互感器为什么会出现铁磁谐振现象呢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;有些情况下，这种过电压可能产生3.0倍左右的相电压，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。
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。
正常运行时，互感器铁芯不饱和，所以并联支路处于容性状态。
不会出现中性点不稳定现象，即中性点电位与地电位是重合的。
当电网中发生某种冲击扰动时，铁芯电感因受到“激发”而呈现不同程度的饱和，从而破坏了三相电路的对称性，即YA≠YB≠YC。
因此，中性点位移必然出现，而且位移电压可以是工频频率的，也可以是谐波频率的，形成所谓工频、分频或高频铁磁谐振过电压。
为预防谐振的发生，我们必须采取有效的措施。
因此，建议采用流敏型消谐装置进行电压互感器的相电压的监控以及消谐。
教案11-操作过电压---投切空载线路过电压
§第一讲《集中参数回路和长线路中的暂态过程》（请与本讲具体内容链接）§第二讲《变压器和电机绕组内的暂态过程》（同上）§第三讲《过电压保护装置》（同上）§第四讲《工频过电压类型、原理及限制措施（1）》（同上）§第五讲《工频过电压类型、原理及限制措施（2）》（同上）§第六讲《谐振分类及特点》（同上）§第七讲《消弧线圈补偿电网中的线性谐振》（同上）§第八讲《超高压电网中的谐振过电压传递过电压》（同上）§第九讲《断线和电磁式电压互感器饱和引起的铁磁谐振过电压》§第十讲《操作过电压---间歇电弧接地过电压》（同上）§第十一讲《操作过电压---投、切空载线路过电压》（同上）§第十二讲《操作过电压---切除空载变压器过电压和解列过电压》（同上）§第十三讲《电力系统的绝缘配合》（同上）§第十四讲《电力系统的绝缘配合---实例》（同上）§第十五讲《测控系统电子设备的过电压防护导论》（同上）§第十六讲《总结复习》（同上）教案执笔：屠幼萍教案审核：制定日期：2005-9-9§第 11 《操作过电压---投、切空载线路过电压》一、教学目标1. 掌握投、切空载线路过电压形成的物理过程及数学分析；2. 掌握影响投、切除空载线路过电压的因素；3. 掌握投、切除空载线路过电压的危害性及其防护措施。
二、教学重点投、切空载线路过电压形成的物理过程、数学分析和防护措施。
三、教学难点四、教学内容和要点(一) 合闸空载线路过电压形成的物理过程及数学分析如图所示的集中参数 T 型等值电路。
合闸空载线路时的集中参数等值电路)(t e 、S R 、S L ：电源的相电势、等值电阻、电感，()0sin )(ϕω+=t E t e m ；0R 、0L 、0C ：单位长度线路的电阻、电感和电容，l 为线路长度；R 、L 、C ：简化电路中电阻、电感和电容，其中20l R R R S +=、20l L L L S +=、l C C 0= 初始条件：0)0(=c u电路方程式： )()()( )()(22t e dt t U d LC dt du RC t u dt du C i t e dt di L Ri t u c c c c c =+⎪⎭⎪⎬⎫==++()20010022201 2 1 cos cos sin )cos()(δωδϕωωθωωϕϕθωϕϕωωϕωδ-===--=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⋅+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++-=--LC LRtg tg RC L tg t e t U t u t cm c 式中：如忽略回路电阻（0=R ），0=δ，有LC 10＝ω () 90sin 11--=ϕωωωm cm E L CC U ϕωωωcos 11m cm E L C C U -=设 900=ϕ，则 180==θϕ，有：()()t t U t u cm c 0cos cos ωω-=最大值cm U ：m m cm E E L C C U 0221111ωωωωω-=-=以上分析表明，合闸过程是电源电势e (t )通过L 向C 充电的振荡过程，包含两个分量： ⏹角频率与电源角频率相同的稳态分量，稳态分量最大值m cm E U > ⏹ 角频率为0ω的自由分量，与系统参数密切相关的。
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。
铁磁谐振的基本 原理
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：
UC
UL ∆U
E
a1
a2
a3
P
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。
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 生变化
• 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？
铁磁谐振过电压
电压倍数为
•
U2
•
•
Ecos
U2
cos( )
最高。
U2 1
E cos
这表明线路长度越长 ，线路末端工频电压越高
(2)当电源容量为有限值时， 的存在电容效应，就像增加了导线长度一样。容量越小，工频电 压升高得越严重。
XS
因此为了估计最严重的工频 电压升高，应以系统最小电
源容量为依据。
二、不对称短路引起的工频电压升高 • 当A相接地时，可求得B、C两健全相上的电压为
任务3.3.3谐振过电压 电力系统中包含有许多电感和电容件，当系统进行操作或发生故障时，这些电感、电容元件可
能构成一系列不同自振频率的振荡同路，在外加电源的作用下，某些振荡回路可能产生串联 谐振现象，从而导致系统中的某些部分(或元件)上出现严重的 谐振过电压。
•
一、线性谐振过电压 图3-16
回路发生谐振 的条件为
U
U2
U1
.
E
•
•
•
Ux
Ecos Ecos cos cosXSsin cos()
x
XS
. I1
.
U1
l,Z ,v
0.
. I2 U2
Z
图图3-193－ 1 3 沿 空 载 线 路 的 电 压 分 布
• 从线路末端（ 末端电压为
x 0 ）开始，沿线的工频电压按余弦规律分布，线路末端电压
• 讨论 (1)如果电源容量为无限大，则末端的工频过
二、影响电弧接地过电压的因素
1．电弧燃烧与熄灭的随机性 2．输电线路的相间电容及回路损耗 3．中性点的接地方式
三、限制措施
1.采用中性点直接接地方式. 这时单相接地将造成很大的单相短路电流，断路器将立即跳闸而切断故障，经过一段短时间歇，
电磁式电压互感器的铁磁谐振及防范
电磁式电压互感器的铁磁谐振及防范摘要：通过分析LC串联电路谐振原理，阐述了中性点不接地系统中，由于电磁式电压互感器铁心饱和特性产生铁磁谐振的原因，以及铁磁谐振引起过电压、过电流对电力系统的危害.同时针对中性点不接地系统，提出了防范铁磁谐振的3种措施，对其消谐原理作了相关说明。
关键词：电磁式电压互感器；铁磁谐振；过电压一、谐振产生的原因及类型1.1电压铁磁谐振下面分析电压铁磁谐振的情况，这类谐振发生在电容与电感串联的回路中，电感压降因受磁饱和影响所以与电流为非线性关系，而电容压降与电流为线性关系，又因为电感压降与电容压降在相位上是反向的，所以总电压应为电感压降与电容压降的差值，为了分析方便起见，总电压在横坐标下方的部分我们将它画在上方，这样只需要注意相位而对数值没有影响。
当电源电压逐渐升高时电流也开始增长，当电流增加到a点时因磁路开始饱和造成感抗下降，回路总阻抗因此也下降，此时回路电流会从a点跃变到b点，且相位发生反倾，如电压再升高则电流又缓慢上升，而电压再下降时电流又会发生跃变。
当电流小于I1时，电感压降大于电容压降，回路电流呈感性，当电流大于I1时，情况则相反，回路电流呈容性，而电流等于I1时电感压降等于电容压降，总电压为0，该点即为共振点，此时产生的共振称为电压谐振。
共振发生时不但回路中的电流相位会发生变化，而且数值上也会增加很多倍，这就造成电感与电容上的压降大大增加，回路中就出现了过电压与过电流。
当发生谐振时，电压会增高，过电压的幅值一般不超过2.5Uxg（Uxg为最高运行相电压），个别可达3.5Uxg，且谐振过电压持续时间较长，同时会产生较大过电流，并发生相位反倾现象。
当发生分次谐波谐振时过电流可达额定电流的20-30倍，基波谐振及高次谐波谐振时过电压较大。
1.2电流铁磁谐振这类谐振发生在电容与电感并联的回路中在回路中，电容电流与电感电流是反向的，在数值上总电流为两者之差，当总电流为零时即电感电流与电容电流相等时回路发生谐振。
铁磁谐振过电压
铁磁谐振过电压1.铁磁谐振过电压的特点(1)谐振回路由带铁心的电感元件(如空裁变压器、电压互感器)和系统的电容元件组成。
因铁心电感元件的饱和现象，使回路的电感参数呈非线性。
(2)共振频率可以等于电源频率(基波共振),也可为其简单分数(分次谐波共振)或简单倍数(高次谐波共振)。
(3)定的情况下自激产生,但大多需要有外部激发条件。
回路中事先经历过足够强列的过渡过程的冲击扰动，它可突然产生或消失，当激发消除后，常能自保持。
(4)在一定的回路损耗电阻的情况下,其幅值主要受到非线性电威本身亚重饱和的限制。
2.断线引起的铁磁谐振过电压的限制电网因断线、断路器非全相动作，熔断器一相或两相熔断等而造成非全相运行时,电网电容与空载或轻载运行的变压器的励磁电感可能组成多种多样的串联谐振回路,产生基频、分频或高频谐振。
它可使电网中性点位移、绝缘闪络、避雷器爆炸。
限制断线引起的铁磁谐振过电压的措施为:(1)在线路上不采用熔断器。
(2)采取措施,保证析路器不发生非全相拒动,或在发生拒动时,利用保护装置作用于上一级跳闸。
(3)在中性点接地电网中,操作中性点不接地的负载变压器时，将变压器中性点临时接地。
3.电磁式电压互感器引起的铁磁谐振过电压的限制中性点不接地系统中，由于电压互感器突然合闸，一相或两相绕组出现涌流,线路单相弧光接地时出现暂态涌流以及发生传递过电压时，可能使电磁式电压互感器三相电感程度不同地产生严重饱和，形成三相或单相共振回路，激发各次谐波谐振过电压。
其中以分频谐振过电压危害最大，严重时可使电压互感器过热爆炸。
可采用下列措施消除由于电压互感器饱和引起的铁磁谐振过电压。
(1)选用励磁特性较好的电磁式电压互感器,或只用电容式电压互感器。
(2)在零回路中加阻尼电阻。
电压互感器开口三角绕组为零序电压绕组,在此绕组两端装设R<04X的电阻(X为互感器在线电压作用下归算至三角绕组上的单相绕组的励磁阻抗)。
当只在网内一台电压互感器装设电阻时，Xm应为x内所有电压互感器励磁阻抗的并联值。
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。
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是电力系统中一种重要的电压测量设备，它们被广泛应用于电力系统中，用于测量各种电气量和控制各种电器设备。
然而，在电力系统中，电压互感器在运行过程中可能会面临着一些问题，如铁磁谐振过电压。
本文将对电压互感器铁磁谐振过电压的原因进行分析，并探讨一些预防措施。
1. 铁磁谐振过电压的原因在电力系统中，当电压互感器的二次侧接入电容，电容电感并联回路会引起谐振。
由于电压互感器的二次侧电容非常小，因此当二次侧电容与其他并联元件的电感形成谐振回路时，电容电感振荡频率非常高，可达几千赫兹以上。
在这种情况下，铁芯发生过饱和现象，附加磁通和磁滞损耗会导致互感器产生铁磁谐振过电压。
铁磁谐振过电压会对电力系统中的电气设备造成不良影响，导致设备损坏，缩短其寿命，甚至可能导致系统瘫痪。
一些由铁磁谐振过电压引起的典型缺陷包括绝缘击穿、设备烧毁以及对电器设备的不正常负荷。
为了避免铁磁谐振过电压的发生，需要采取一些措施来减轻铁芯饱和和磁滞损耗。
以下是一些常用的防范措施：（1）在电压互感器的二次侧并联引线后，接一个适当的串联电感，以减小谐振电容电感回路的谐振频率，从而减轻铁芯饱和问题。
（2）增加电流过载继电器或过流保护装置来防止过载情况发生。
（3）采用电压互感器的铁心有足够宽的工作磁通密度时，不会引起过剩饱和，从而避免铁磁谐振过电压的发生。
（4）在电压互感器的制造过程中，谨慎地选择铁心材料和加工铁心确保其充分磁化，来减轻铁芯磁滞损耗的影响。
4. 结论铁磁谐振过电压是电力系统中普遍存在的问题。
它可能会导致电器设备失效，影响系统稳定性。
采取适当的预防措施是避免铁磁谐振过电压的发生和减轻其影响的关键。
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§第一讲《集中参数回路和长线路中的暂态过程》（请与本讲具体内容链接）§第二讲《变压器和电机绕组内的暂态过程》（同上）§第三讲《过电压保护装置》（同上）§第四讲《工频过电压类型、原理及限制措施（1）》（同上）§第五讲《工频过电压类型、原理及限制措施（2）》（同上）§第六讲《谐振分类及特点》（同上）§第七讲《消弧线圈补偿电网中的线性谐振》（同上）§第八讲《超高压电网中的谐振过电压传递过电压》（同上）§第九讲《断线和电磁式电压互感器饱和引起的铁磁谐振过电压》§第十讲《操作过电压---间歇电弧接地过电压》（同上）§第十一讲《操作过电压---投、切空载线路过电压》（同上）§第十二讲《操作过电压---切空载变压器过电压和解列过电压》（同上）§第十三讲《电力系统的绝缘配合》（同上）§第十四讲《电力系统的绝缘配合---实例》（同上）§第十五讲《测控系统电子设备的过电压防护导论》（同上）§第十六讲《总结复习》（同上）教案执笔：屠幼萍教案审核：制定日期：2005-9-10§ 第 9 讲 《断线和电磁式电压互感器饱和引起的铁磁谐振过电压》一、教学目标1. 掌握断线引起铁磁谐振过电压的机理，包括中性点绝缘系统和中性点直接接地系统中发生单相断线等情况；2. 了解电力系统运行中为避免发生断线铁磁谐振而采取的措施；3. 掌握电磁式电压互感器铁芯饱和引起工频位移过电压和谐波谐振过电压的机理；4. 了解抑制由于电磁式电压互感器铁芯饱和引起的铁磁谐振过电压的措施。
二、教学重点重点阐述断线引起铁磁谐振过电压的机理，重点阐述电磁式电压互感器铁芯饱和引起工频位移过电压和谐波谐振过电压的机理三、教学难点四、教学内容和要点(一) 中性点绝缘系统中发生单相断线时产生谐振过电压设有一中性点绝缘系统，线路末端接有空载变压器，A 相导线折断，如上图所示。
线路长度为l ，导线折断处至电源短距离为)1~0(=x xl ，线路对地电容及相间电容分别为0C 、12C ，A 相电源侧导线对地电容及相间电容分别为00xC C ='，1212xC C ='，负载侧00)1(C x C -=''，1212)1(C x C -=''。
忽略电源内阻抗、线路感抗。
等值电源定理：任何一个复杂电路，对外都可以转化为由等值电势和等值内阻串联的简单等值电路。
上图中，0C '看作为负载，等值电势应为将0C '拿开后用电压表在A 点与地间侧得的电压值，应是A 点和o 间电压，考虑到电压源B 、C 的负荷是对称的，o 点的电位应是BCU 的中点，从向量图显见，A Ao E U 5.1=，求等值阻抗时，将全部电压源短路、全部电流源开路后，从A 点与地间测得的阻抗为等值电源的内阻抗。
单相等值电路图如下图所示。
对上图进一步利用等值电源进行简化，mn 电感支路左侧部分简化为等值电压源，等值电势即m 、n 两点间的开路电压，等值电容为m 、n 两点间的入口电容。
120012012000022225.1C C C C C C C C C C E E A ''+''''⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛''+''''⋅''++''= A A E Q xE 5.12115.1=+= 其中 01203C C C +=δ 为线路正序电容与零序电容的比值 ()12000000222C C C C C C C C ''++'+''+'''=()()[]001231KC x x C =-+=δ T L L 5.1=简单的等值串联谐振回路。
如下图所示。
在简单单相等值电路中不发生基波谐振的必要条件：CL ωω1 如果单相断线同时伴有负载侧导线接地，则A 相对地电容0C ''被短接，如果单相断线同时伴有电源侧导线接地，则将0C '短接，此时02C 直接接在电势两端，故02C 可不予考虑。
随着断线（非全相运行）的具体情况不同，都有相应的等值单相接线图和等值简单串联谐振回路，其等值参数Q 、K 的计算式参看表。
(二) 中性点直接接地系统中发生单相断线时产生谐振过电压设A 相断线，将0C ''看作负载，去掉图中直接接于电源上的电容12C '、0C 、0C '，A 相电势与右侧电路部分没有关系，由此得单相等值电路。
简化的谐振电路，等值电势E 及电容C 分别为δ2115.1+=A E E ()()δ211310+-=x C C 因此，在中性点直接接地系统中也会因操作中性点不接地的变压器时断路器拒动或断线而引起铁磁谐振，造成事故。
消弧线圈补偿电网，谐振回路中起主要作用的还是负载变压器的励磁电感。
因此，不论消弧线圈原来是欠补偿或是过补偿，断线的结果都有可能激发起铁磁谐振。
谐振的结果使得负载变压器三相对地电压呈现出不平衡：一相高两相低，两相高一相低，甚至三相电压同时升高。
谐振过电压的出现会导致系统中性点位移，负载变压器的相序反倾，绕阻电流急剧增大，绕阻两端即导线对地的过电压。
参看武水—方瑜—P.119~120。
画出谐振后的电压相量示意图。
如上图所示，A 点接地，等值电动势等于1.5EA ，“S ”点位于向量B 、C 连线的中点.。
假定U L ＝2EA ，由于U L 与1.5E A 处于反相，故a 点应位于S 点的下方2E A 处。
又因A L a E U U 34320==，由此确定中性点“0”位置；连接0b 和0c ，即得负载变压器其它两相的绕组电压。
aA 两点间的电位差就是断线相导线的对地电压A c E U 5.30=，由此可知，不仅断线相出现了严重过电压，负载变压器的电压相序0a 、0b 和0c 与原来的完全相反(反倾)，这使接在负载变压器上(或其低压侧)的小容量的电动机发生反转。
(三) 不发生断线铁磁谐振的条件为避免发生基频谐振，可使()I f U C =和()I f U L =两曲线无交点，即等值回路中的容抗C X 应大于初始励磁电抗0L X ，也就是等值电容C 应当足够小，线路很短。
在所列几种断线故障中，第三种情况即中性点绝缘系统单相断线且负载侧导线接地时，等值电容较大，尤以在x =1即断线发生在负载端时电容C 最大，意味着这种故障情况下满足谐振条件所对应的线路长度最短。
()[]00312543C x x C C =-++=δ 005.113T L C ωω≤ mX C ω5.410≤ 其中0T m L X ω=为变压器为饱和时的励磁电抗，可根据变压器的额定线电压e U （单位Kv ）、额定容量n P （单位MV ⋅A ），空载电流对额定电流的百分数0I （%），不难计算出励磁阻抗ne m P I U X 02= ，单位Ω 设每公里长导线对地电容为dC '，以Pf 计，有 21205.410U C P I l db '⨯ω ，单位km 满足式（1）的条件可避免基频及分频谐振，但仍可能产生高频谐振。
(四) 限制断线铁磁谐振过电压措施1. 保证断路器的三相同期动作，避免发生拒动，不采用熔断器。
2. 加强线路的巡视和检修，避免发生断线。
3. 如断路器操作后发生异常现象，应即复原和进行检查。
4. 在中性点直接接地的电网中，操作空载变压器时应将其中性点临时接地；必要时，可在中性点上接以棒间隙。
(五) 电磁式电压互感器铁芯饱和引起的工频位移过电压显然，中性点位移过电压值决定于零序回路的参数。
接在相间的元件不起作用，线电压是由电源所固定不变，所以这些参数在电路图中略去。
如下图中性点绝缘系统带有Y 0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 L A 、L B 、L C ，各相导线及母线等的对地电容为C 0 ，并联后的导纳分别为Y A 、Y B 、Y C ，中性点电位偏移CB AC C B B A A O Y Y Y Y E Y E Y E E ++++-= 系统正常运行，三相参数对称，铁芯不饱和时有，X L > X C0，三相导纳呈容性，且有00=E ，无过电压 系统受到扰动，电压互感器绕组受激磁涌流的激发而饱和，且由于三相绕组饱和的程度不同，致使三相导纳的数值、性质的不同，即C B A Y Y Y ≠≠，则必然导致中性点位移00≠E ，位移电压可能是工频，也可能是谐波频率。
（a ） （b ） （c ） 1）三相虽有不同程度的饱和，但各相仍为容性导纳。
C A 、C B 、C C 表示并联支路的等值电容，中性点电位偏移CB AC C B B A A C C C C E C E C E E ++++-= 0 矢量分析，电流平衡条件0=++CB A I I I ，只要三相导纳性质相同，中性点O '在电压三角形之内，如图（a ），这种情况下会出现一相或两相电压升高的现象，但电压升高不会超过线电压。
2）一相因严重饱和而导纳呈感性，其余两相仍为容性。
A 相饱和等值电感为L ，B 、C 两相等值电容为C C C C B ==，中性点电位偏移LC L C E E A ωωωω/12/10-+= 21/12/1≥-+L C L C ωωωω OE 与A E 同相，且2/0A E E ≥，中性点O '偏移至电压三角形之外，如图（b ）。
于是造成一相（饱和相）电压升高的现象。
3）两相因严重饱和而导纳呈感性，一相仍为容性，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 ，中性点电位偏移LC L C E E A O ωωωω/2/1-+-= 式中1/21/11/2/122≥-+=-+LCLC L C L C ωωωωωω 可知，OE 与A E 反相，且A O E E ，作电源测电压三角形，原来中性点O 与地（O '）是重合的，现因出现OE ，O '移至三角形之外，如图（c ）所示。
B 、C 饱和相对地电压升高，不饱和相A 相的对地电压降低，电网出现虚幻接地现象。
显然，位移电压愈高，相对地过电压愈高。
4）三相均因严重饱和而呈感性。
情况与三相呈电容性相似，中性点O '不会偏移至电压三角形之外。
三项电压将不会同时升高，至少有一相电压是降低的，该相电感就无法达到是导纳呈现感性的饱和程度，实际上不可能出现三相同时饱和的情况扰动使互感器铁芯饱和是随机的，所以出现虚幻接地时，哪一相是零电位（低电压）也是随机。