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。

1.2铁磁谐振过电压产生的机理

电磁式电压互感器高压侧具有很高的励磁阻抗，而低压侧负荷很小，基本接近空载，在一些接地故障消失后，或是一些倒闸操作中(中性点不解地系统的非同期合闸)，设备的杂散电容或导线的对地电容会和非线性电感组成单相或三相谐振电路，从而导致系统产生含各种谐波的铁磁谐振过电压。不管是何种频率的谐振，其过电压产生的原因都在于中性点出现了位移过电压。中性点不接地系统中,母线上经常会有接线方式是高压侧为星形连接、中性点接地的电磁式电压互感器，其等值电路图如图1-1所示。

上图中，?

??C B A E E E ,,为对称的三相电势0C 为母线和各相导线的对地电容，321,,L L L 为PT 的的三相非线性电感，R 为阻尼电阻。设三相电容和电感并联后的导纳值分别为321,,Y Y Y 。正常情况下,电感的阻抗值大于电容，所以二者并联后相当于一个等值电容。又稳态运行时三相参数对称，故并联后的导纳也相等，即C j Y Y Y ω===321，此时系统不会产生谐振。

?3

图1三相等值电路图

由于系统中性点不接地，接线的电磁式电压互感器的高压绕组,就成为系统三相对地的唯一金属通道。正常运行时，PT 的励磁阻抗很大，每相对地阻抗呈容性，三相基本平衡，系统中性点O 的位移电压很小。当系统发生单相接地时，故障点会流过电容电流，非故障相的相电压升高至线电压,其对地电容上会充以与线电压相对应的电荷。在接地故障期间，此电荷产生的电容电流以接地点为通路，在电源-导线-大地间流通。由于PT 的励磁阻抗很大，其中流过的电流很小，一旦接地故障消失，电流通路就会被断开。而非故障相在接地期间己经充电至与线电压对应的电荷，这些电荷中有一部分通过PT 高压绕组，经其中性点进入大地。在这一瞬变过程中，母线侧PT 高压绕组中将会流过比其额定励磁电流高数百倍的低频饱和电流，导致PT 铁芯严重饱和。从而使PT 励磁阻抗急剧下降，与线路对地电容参数匹配，形成谐振回路，激发起铁磁谐振过电压。

根据图1等值电路，由电路第一定律得中性点电压：

321321Y Y Y Y E Y E Y E U C B A o ++++-=?

??? (1) 文献[1]详细分析了一相（两相）轻度和严重饱和情况下的中性点位移电压情况。当暂态过程使得A 相电压升高B C 、相降低时，过高的A 相电压使得1L 线圈饱和而电感值降低而2L ，3L 不变，

设2301==L L L L >，三相不再平衡，中性点电压出现位移，此时0U 为式（2）。要使变化的电压稳定必须满足0U 与A E 同相位，且0A C B I I I ++=,相量图如图2（a ），中性点'O 点移动到三角形外。

100010

11123()A L L U E C L L ωωωωω??-=-+ (2)

A

B

B

C B ?

(a ) A 相电压升高 (b ) B 、C 相电压升高

图 2 不同条件下的电压、电流相量图

当扰动使得B C 、两相电压升高而A 相电压减低时，23L L ，饱和而1L 不变，此时的中性点电压由式（3）所示，此时A 相导纳为容性，B C 、相为感性，其相量图如图2（b ）。

200010

11123()A L L U E C L L ωωωωω-=--+ (3) 常见的使电压互感器产生严重饱和的情况有：电源突然合闹到母线上，使接在母线上的PT 某一相或两相绕组出现较大的励磁涌流，导致PT 饱和；由于雷击或其他原因使线路发生瞬间单相电弧接地，使系统产生直流分量，而故障相接地消失时，该直流分量通过PT 绕组释放能量，引起PT 饱和；传递过电压，如高压绕组侧发生单相接地或不同期合闹，低压侧的过电压传递至高压侧使PT 饱和。其中，单相接地故障消失引起PT 饱和是最常见的铁磁谐振激发方式[2]。

1.3铁磁谐振的危害

铁磁谐振的危害：

(1)谐振能量会导致持续过电压(包括相间过电压或相对地过电压)，过电压致使电网中绝缘薄弱的地方放电击穿，并且在过电压的作用下极易造成第二点接地发展为相间短路，造成设备损坏和停电事故，严重烕胁电网安全运行。

(2)谐振的热效应或绝缘崩淸引起电气设备损坏：变压器或感抗长期的连续噪音；空载

状况下，变压器过热；PT高压侧焰丝溶断甚至PT本身会被烧毁。

(3)谐振发生后电路由原来的感性状态转变为容性状态，电流基波相位发生180°反转,发生相位反倾现象，可导致逆序分量胜于正序分量，从而使小容量的异步电动机发生反转现象。

(4)中性点电压偏移导致母线电压指示不正常或出现接地信号(PT开口三角电压达到或超过100V)，保护装置误动作，会造成值班人员的误判；

(5)事故初期时事故表象不明显，分辨困难；

(6)事故的破坏性强，对安全威胁大。

1.4消除铁磁谐振的措施

鉴于铁磁谐振的频繁性和危害性，多年来，专家和学者在研究其基本原理检测方法同时，一直也在致力于防止和消除铁磁谐振的措施的研究。根据铁磁谐振的现象特征和发生的机理，主要在以下三方面进行采取措施：

(1)改变电感、电容参数，使其不满足谐振条件。例如：增大电容，回路需要更强烈的过渡过程才能激发谐振的发生。补偿电网的消弧线圈再投入，破坏谐振条件，谐振立即消失。

(2)消耗谐振能量，增大阻尼，抑制谐振发生。在系统中串联合适的电阻，消耗谐振能量。但是电阻的接入必须满足一定条件：不影响原系统的正常运行；阻尼有效，具有足够的热容量和较长的寿命；不会引起绕组过热；设备正常运行时，绝缘上不会出现危险的过电压。

(3)设计时改变系统的接地方式或运行中临时进行倒闸操作破坏铁磁谐振发生条件。

在实际中常应用到的措施主要有以下几个：

(1)一次消谐阻尼器：在PT的一次侧中性点与地之间串联一个非线性电阻，正常运行下，电阻阻值高达几百千欧，较高的阻尼作用，在最初状态不易发生铁磁谐振。发生谐振后，该电阻减小，在很短的时间内消除铁磁谐振。

微机消谐装置：安装在电压互感器的开口三角处，也叫二次消谐。系统正常运行或其他故障时，装置不动作。当铁磁谐振发生时，并联在开口三角的两个晶闸管导通，用以阻尼和限制铁磁谐振。装置启动后，晶闸管全部导通，并呈低阻态，消除铁磁谐振。

(2)4TV消谐法[3]：在电压互感器一次侧的中性点串联一个单相电压器，也就是加装零序电压互感器，与其他三相电压互感器构成4TV，其接线方式如图3所示。图中，P1为一次线圈，P2为二次辅助线圈，P3为二次线圈，P4和P5为零序互感器的一、二次线圈，YJ为接地继电器。该方法相当于在中性点处接入一个高阻抗，能够很有效的抑制电压互感器的铁心饱和引起的谐振。

A

B

C P2a

图3 4TV 消谐法

(3)改善PT 的励磁特性：从根本上解决铁磁谐振的发生问题。选用较好励磁特性的电压互感器，使铁心很难进入饱和区，从而不满足铁磁谐振条件。

(4)改变系统中性点接地方式：系统采用中性点采用经消弧线圈接地或是经小电阻接地方式。中性点处串联消弧线圈相当于在PT 的每一相励磁电感处并联一个很小的电感，参数不能匹配，不会发生铁磁谐振。中性点经小电阻接地方式中，串联的电阻值越大对铁磁谐振阻尼作用越明显。当电阻趋于无穷大时，相当于中性点绝缘，则不可能发生铁磁谐振。

当然，还有其他一些的应用措施，有的变电站还会采用各种方法相结合的抑制措施[4]。各种不同方法有各自的优缺点，而且也有一定的适用条件。根据系统的不同结构电压等级的不同，采用合适的抑制措施。

参考文献

[1] 齐郑，董迪，杨以涵，中性点不接地系统铁磁谐振与单相接地辨识技术， 电力系统自

动化，2010，34（1）：55~58 [2] 张博，鲁铁成，杜晓磊，中性点接地系统铁磁谐振非线性动力学分析，高电压技术，2007，

33（1）：31~34 [3] 王亮，施围，沙玉洲，采用4TV 法的配电网中铁磁谐振的研究，高电压技术，2005，1

（10）：18~20 [4] 张博，鲁铁成，杜晓磊，电力系统基频铁磁谐振谐波平衡分析，高电压技术，2006，32

（1）：94~96

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

铁磁谐振的规程

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，

10kV PT铁磁谐振的产生及消谐措施

10kV PT铁磁谐振的产生及消谐措施 [摘要] 10kV PT铁磁谐振是谐振中一种非线性谐振，常常表现为谐振过电压，它会破坏电气设备的绝缘，甚至会烧毁电气设备，严重威胁着电力系统的安全、稳定运行。本文深入分析了10kV PT铁磁谐振过电压的产生原因，并针对性提出了具体的防范措施。 关键词：PT;铁磁谐振;消谐措施 0前言 10kV PT铁磁谐振是谐振中一种非线性谐振，它可以是基波谐振，高次或分次谐波谐振。其表现形式可能是单相、两相或三相对地电压升高，或产生高值零序电压分量，出现虚幻接地现象，或者在电压互感器中出现过电流。其危害轻则引起高压保险烧毁，重则引起PT爆炸、开关柜烧毁，造成母线停电事故，甚至还会使小容量的异步电动机发生反转现象。它不仅影响对用户的供电，而且可能造成主设备损坏，严重威胁着系统的安全运行。 1 10kV PT铁磁谐振产生的原因 产生铁磁谐振过电压的主要原因，是由于PT的铁芯饱和而引起的串联谐振所致。由于10kV系统中性点不接地，星形接线的PT高压绕组，就成为系统三相对地放电的唯一金属通道。系统单相接地有两个过渡过程，一是接地时；二是接地消失时。电网单相接地时电流的分布如图1所示。 图110kV PT接法单相接地时的电流分布 当系统发生单相接地时，PT中性点对地有相电压产生，非接地相的电压升高到线电压，故障点会流过电容电流，其对地电容C0上充以与线电压相应的电荷。在接地故障期间，此电荷产生的电容电流以接地点为通路，在电源－导线－大地间流通，等值电路见图2。由于PT的励磁阻抗很大，其中流过的电流很小。当系统接地故障消逝后，相当于把导线电荷以接地点通往大地的电流通路切断了，此时非接地相将由原来的线电压瞬间恢复到正常的相电压水平。因此，非接地相积累的电荷只有通过PT对地放电，此时三相对地电容（零序电容）3C0中存储的电荷，将对三相PT及零序PT高压绕组电感放电。现场测试和理论分析表明，这个暂态过程所产生的电流比正常电流大很多倍，其频率低，幅值大，一般称为超低频振荡电流。尽管当中性点经零序PT接地后，由于零序PT的电

电压互感器铁磁谐振实验

电压互感器铁磁谐振实验 实际电力系统产生铁磁谐振，是由于某种外因使电压互感器的铁心趋于饱和，激磁电感急剧下降所致，在实验室中要模拟这种情况是困难的。三相对地导纳之间的大小和星座（容性、感性）差别较大而使三者之和较时，就可以使中写道位移电压上升，从而模拟铁磁谐振。为此，用改变对地电容的方法使参数不平衡，就可以产生铁磁谐振现象。实验步骤如下：（1）按小接地电流系统实验接线，每相接一只电容器（1μF），接入星形—星形—开口三角电压互感器2TV，加上电源，测量正常运行是各相对地电压、中性点对地电压及开口三角电压填入表格中。 （2）断开电源，将A相原接的一只电容断开，模拟线路在电源端完全断线，使系统各相对地参数不平衡，A相对地导纳为感性，B、C相为容性。合上电压后测量各相对地电压、中性点对地电压及开口三角电压填入表格中，与正常运行时的电压值对比，观察电压互感器铁磁谐振时各量的变化。 （3）花痴一次侧三个相电压、三相对地电压和中性点位移电压矢量图并进行分析。（根据A相相电压、A相对地电压和中性点位移电压值即可计算出矢量U AN和U ad的角度）。（4）在A相无电容而B、C相接一只电容的情况下，将电压互感器2TV开口三角绕组上并接200W的白炽灯泡，合上电源后测量各有关电压，分析这一措施为什么能抑制铁磁谐振的。 （5）将200W灯泡改为100W，并分析不同并接电阻值的影响。 （6）在A相无电容而B、C相接一只电容的情况下，将2TV开口三角绕组短接，在高压侧中性点串接一台零序电压互感器一次绕组（可采用1TV的一台单相380/100V互感器，但需将原一、二次侧接线断开再接线），除测量上述有关电压外，测量零序电压互感器二次侧电压U20。说明零序电压互感器对一直铁磁谐振的作用。 （7）在A相无电容而B、C相接一只电容的情况下，电压互感器原边中性点经500—1000欧电阻接地（用滑线电阻更好），合上电源后测量各有关电压，分析这一措施对抑制铁磁谐振的作用。 （8）对上述几项消谐措施进行分析比较。 表1 一次电压测量值（V）

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。通常的解决办法有： 1）PT一次的中性点加装阻尼电阻。该方法在已广泛采用，生产定型产品的厂家比较多，在实际运用中都取得了满意的效果。如西安电瓷厂生产的RXQ系列消谐器，该消谐器串接于PT一次绕组中性点与地之间，内部材料为大容量的非线性碳化硅电阻片及散热片等串联组装于瓷套内而成。其工作原理为：在低压下消谐器呈高电阻值（可达几百千欧）使谐振在起始阶段不易发展，单相接地时，消谐器上出现千余伏电压，它的非线性电阻下降，使其不影响接地保护的工作。 2）在PT开口三角侧并联固定（或可变）阻尼，一些要求不太高的变电所或配电系统常在PT开口三角处并联电灯泡或电炉丝。其缺点是：电灯泡或电炉丝易损坏，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，而由于电灯泡或电炉丝的冷态电阻是较小的，这将在PT开口三角侧流过较大的电流引起PT损坏。 针对这些办法的不足，一些厂家相继开发生产出了一些较高级的产品。如云南昆明

应用MATLAB_SIMULINK仿真研究铁磁谐振

第３０卷第９期?３０?２００４年９月 高电压技术 ＨｉｇｈＶｏｌｔａｇｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖ０１．３０ＮＯ．９ Ｓｅｐ．２００４ 应用ＭＡＴＬＡＢ／ＳＩＭＵＬＩＮＫ仿真研究铁磁谐振 杜志叶，阮江军，王伟刚 （武汉大学电气工程学院，武汉４３００７２） 摘要：鉴于中性点直接接地的电力系统中屡屡因投切断路器或隔离开关而激发铁磁谐振现象，分析了该现象产生的原因和条件，建立了母线电压互感器（ＴＶ）的仿真模型，利用ＭＡＴｌ．ＡＢ内建的仿真工具实现了铁磁谐振（由母线ＴＶ非线性励磁电感同断路器均压电容和系统对地电容匹配所致）暂态过程数字仿真。仿真结果表明，ＴＶ的励磁电阻（铁损）对铁磁谐振有重要影响。铁损越大，谐振越强烈。铁损减小，利于抑制谐振。最后，仿真比较了两种不同消谐方法的作用及效果，验证了消谐方案（通过间接降低ＴＶ励磁电阻来抑制铁磁谐振）的切实可行。 关键词：ＭＡＴＩ，ＡＢ仿真铁磁谐振铁损消谐 中图分类号：ＴＭ８６４文献标识码：Ａ文章编号：１００３—６５２０（２００４）０９—００３０～０３ ＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＲｅｒｒｏｒｅｓｏｎａｎｃｅＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＵｓｉｎｇＭＡＴＬＡＢ／ＳＩＭＵＬＩＮＫ ＤＵＺｈｉｙｅ，ＲＵＡＮＪｉａｎ。ｇＪｕｎ，ＷＡＮＧＷｅｉｇａｎｇ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｅｔｒｉｅａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｅｎｅｕｔｒａｌ—ｇｒｏｕｎｄｅｄｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ。ｆｅｒｒｏｒｅｓｏｎａｎｃｅｏｖｅｒｖｏｌｔａｇｅｃａｕｓｅｄｂｙｓｗｉｔｃｈｉｎｇｃｉｒｃｕｉｔｂｒｅａｋｅｒｓｏｒｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔｏｒｓｏｃｃｕｒｓｆｒｅｑｕｅｎｔｌｙ．ＴｈｉｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｂｕｓＴＶ，ｅｍｐｌｏｙｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｍｐｌｅｍｅｎｔｏｆＭＡＴＩ。ＡＢｔｏａｃｈｉｅｖｅｄｉｇｉｔａｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｅｒｒｏｒｅｓｏｎａｎｃｅｔｒａｎｓｉｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｄｕｅｔＯｍａｔｃｈｉｎｇｏｆｎｏｎ－ｌｉｎｅｒｅｘｃｉｔｉｎｇｉｎｄｕｃｔａｎｃｅｏｆｔｈｅｂｕｓＴＶａｎｄｔｈｅｂｒｅａｋｅｒｓ＇ｇｒａｄｉｎｇｃａｐａｃｉｔａｎｃｅａｎｄｔｈｅｃａｐａｃｉｔａｎｃｅｔｏｇｒｏｕｎｄｏｆｓｙｓｔｅｍ．ＩｔｉｓｐｒｏｖｅｄｆｒｏｍｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｔｈａｔｔｈｅｖａｌｕｅｏｆｃｏｒｅｌｏｓｓｏｆＴＶｉｓｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｆａｃｔｏｒｔＯｆｅｒｒｏｒｅｓｏｎａｎｃｅ．Ｔｈｅｇｒｅａｔｅｒｔｈｅｖａｌｕｅｉｓ。ｔｈｅｉｎｔｅｎｓｅｒｔｈｅｒｅｓｏｎａｎｃｅｉｓ．Ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇｔｈｅｖａｌｕｅｉｓｔｈｅｋｅｙｔｏｓｕｐｐｒｅｓｓｉｎｇｔｈｉｓｋｉｎｄｏｆｒｅｓｏｎａｎｃｅ．Ａｔｌａｓｔ ｌ ｔｏｔｅｓｔｉ—ｆｙｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｓｕｐｐｒｅｓｓｉｎｇｔｈｅｆｅｒｒｏｒｅｓｏｎａｎｃｅｂｙｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙｄｅｃｒｅａｓｉｎｇｔｈｅｃｏｒｅｌｏｓｓｏｆＴＶ。ｔＷＯｗａｙｓａｂｏｕｔｆｅｒ—ｒｏｒｅｓｏｎａｎｃｅｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎａｎｄｔｈｅｉｒｅｆｆｅｃｔｓａｒｅｓｉｍｕｌａｔｅｄａｎｄｃｏｍｐａｒｅｄ．Ｔｈｅｆｅａｓｉｂｌｅｍｅａｓｕｒｅｓｏｆｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇａｎｄｓｕｐ—ｐｒｅｓｓｉｎｇｆｅｒｒｏｒｅｓｏｎａｎｃｅａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄａｓｗｅｌｌ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＭＡＴＩ。ＡＢｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｆｅｒｒｏｒｅｓｏｎａｎｃｅｃｏｒｅｌｏｓｓｒｅｓｏｎａｎｃｅｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ ０引言 电力系统中变压器、电磁式ＴＶ等铁心电感器件具有非线性电磁特性，它们与系统内的容性元件在一定条件下会发生铁磁谐振，且会因其铁心深度饱和而产生极大谐振过电压和过电流，严重威胁电网的安全运行。近年来，铁损较低的节能型ＴＶ的大量采用，使１１０ｋＶ及以上中性点直接接地系统中铁磁谐振的发生率有所增加。因此，有必要系统分析此现象，建立一个相对可靠、准确的系统仿真模型和仿真方法，以提高预测准确性ｎ］。 １铁磁谐振的机理和特征 １．１理论分析口叫１ 某１１０ｋＶ中性点直接接地系统见图１。两侧的隔离开关ＧＯ、Ｇ１闭合时，断口接有均压电容的断路器ＤＩ。０、ＤＩ。１任一只断开将会激发谐振，ＤＩ。０、ＤＩ。１断开时，ＧＯ、Ｇ１任一只断开或合上也会激发谐振。当母线处于空载状态时，由于断路器均压电容和系统对地电容的作用，任何引起母线电压波动的开关操作都可能引起谐振。考虑两段母线的对称性，对其中一段作等效简化（见图２）。 Ⅳ母线ｌ、１．１Ｌ０，＋……。 １ＩＵ…ＫＶ捱 ，＼，Ⅱ人、 ＿Ｔ１ｂ曲Ｉ九９ＴＶ２ｈ吉 ｌ三；ＤＬ． ｉ＇ＶＩ ／ 图１１１０ｋＶ变电站系统图 Ｆｉｇ．１Ｄｉａｇｒａｍｏｆａ１１０ｋＶｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ ｋｓｉｎｏ）ｔ 图２等效简化电路 Ｆｉｇ．２Ｒｅｄｕｃｅｄｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｃｉｒｃｕｉｔ 图２中Ｅ。ｓｉｎｗｔ为系统电源，Ｃ。为均压电容，Ｃ２为等效系统对地电容；Ｒ。、Ｌ、Ｕ分别为ＴＶ’：９铁 　万方数据万方数据

电压互感器铁磁谐振的发生原因及防范措施

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发生原因分析 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。 1、电磁式电压互感器(TV)的非线性效应，是产生铁磁谐振的主要原因。 ２、TV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

电磁式电压互感器谐振过电压分析及抑制措施

电磁式电压互感器谐振分析及抑制措施研究 (江建明四川省电力工业调整试验所610072) 电力系统接地系统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。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，中性点直接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。近年，在四川发生过多次铁磁谐振引起过电压的案例，应引起高度重视。本文将介绍产生铁磁谐振的机理、原因、现象以及应采取的措施。 1．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。如有线路瞬间接地，雷电感应侵入电网，尤其系统出现单相接地，易产生串联谐振。 （3）直接因突然投入系统的电容变化而引起谐振。如补偿电容器的投入，断路器断口打开时的并联电容易产生并联谐振。 （4）由于线路分合或运行状态突变时，会产生多次或分次谐波，从而使ω发生变化。如拉合刀闸、跌落式熔断器动作等，可能引起并联或串联谐振。 2．产生铁磁谐振的机理 由于电压互感器的中性点位移现象，常常在中性点不接地绝缘系统中引起铁磁谐振过电压。在正常运行条件下，励磁电感三相相等，三相负荷相等，电网的中性点电位为零。当线路中出现瞬时单相故障时，其它两相电压升高，三相电压互感器两相电压升高而饱和，其励磁电感相应减小，电网中性点出现位移电压，当三相总导纳之和为零时，便会发生串联谐振，中性点电压将急剧上升。由于铁芯的磁饱和会引起电流、电压波形的畸变，即产生了谐波，使上述谐振回路还会

倒闸操作中发生铁磁谐振的方法及防止措施

倒闸操作中发生铁磁谐振的方法及防止措施 1 变电站发生铁磁谐振的条件 对于单母线接线方式:如图 1所示, 110 kV母线上所连接的 84、 85断路器 (带有并联电容在断开位置,相应的两侧刀闸在合闸位置, 110 kV 母线电压互感器在运行状态,此时如果 84断路器线路侧、 85断路器线路侧任意一处带有电压时,就会使电感和电容之间形成振荡回路,而发生铁磁谐振。 对于通过母联 80断路器(带有并联电容并列运行的双母线,如图 2所示,Ⅰ段母线电压互感器在投入状态,当Ⅰ段母线带出线负荷全部倒至Ⅱ段母线运行时,母联80断路器在断开位置, 80断路器两侧在合闸位置,此时 80断路器靠Ⅱ段母线侧带有电压,就有可能发生 铁磁谐振。

在 35 kV、 10 kV中性点不接地系统使用中心接地的电压互感器,当向空母线充电时也易发生铁磁谐振。 2 防止铁磁谐振的简易方法 拉开带有电压的断路器两侧刀闸,改变了电容和电感的参数,谐振即消失。 合上一台一侧带有电压的断路器,改变了电容和电感的参数,谐振即消失。 制定合理的倒闸操作程序,改变系统参数,防止谐振发生。 3 具体操作的防谐振措施 3.1 单母线(或单母线分段的接线方式 110 kV母线需要停电检修时,当母线所带负荷已全部转移时,如果 85(或 84断路器在拉开位置,两则刀闸在合闸位置, 并且任一条线路带有电压时, 谐振就有可能发生。此种情况下可采用以下方法进行防止:先将对侧 110 kV主电源的进线断路器、刀闸拉开,改变系统参数,然后进行 110 kV母线的停电操作。 110 kV母线检修完毕,用 84断路器向母线充电,可采用以下两种操作方法进行防范: (1将 110 kV 母线 TV 至退出状态,合上 841、 842刀闸(此时线路带电 ,合上 84断路器,向 110 kV母线正常充电;合上 817刀闸,恢复 110 kV母线 TV 运行,此种操作方法不会产生铁磁谐振。 (2用 84断路器向 110 kV母线充电时,先拉开对侧 84断路器,再将 817、 841、842刀闸和 84断路器合上,用对侧 84断路器直接向该母线供电,谐振也不会产生。 3.2 通过母联断路器并列运行的双母线 母线停电操作时, 当母线所带负荷全部倒完后, 先拉开停电母线的电压互感器, 再拉开母联 80断路器,这样操作不会发生铁磁谐振。

防止中性点不接地系统铁磁谐振的措施

变电站中性点不接地系统中，电压互感器常因铁磁谐振而烧毁或熔断熔丝。人们对此做了大量的分析研究，采取了不少措施防止谐振发生，然而由于系统结构的复杂性和运行方式的灵活，造成运行参数具有随机性。同时也因现存的各种消谐措施的局限性，使得只能在某些情况下消除谐振。电压互感器（TV）饱和引起的铁磁谐振仍然是威胁电力系统安全运行的重要原因。因此，有必要在分析中性点不接地系统铁磁谐振机理的基础上探讨消谐措施，以便在实际工作中有针对性地预防、消除中性点不接地系统铁磁谐振。 1中性点不接地系统铁磁谐振的机理及特点 1．1铁磁谐振的产生 中性点不接地系统中TV接入系统的接线图如图1所示 当出现激发条件时，TV中暂态励磁电流急剧所不同，网络中性点出现零序电压，三相TV中产生零序电流，经电源形成回路，简化等值电路如图2所示。

当Ln与3 C0在某频率下参数值匹配时，得以流通，从而在3 C0上建立与各相电源电压叠加，产生过电压，维持TV饱和，从而形成持续一段时间的铁磁谐振。 1．2铁磁谐振的特点 根据Peterson的研究［1］，当TV饱和时，励磁电抗Xm与系统正序容抗无关，只和系统对地的零序容抗X0有关，且当X0／Xm＜0．01时，不发生谐振；随着（X0／Xm）的增大，依次发生1／2分频、基频、三倍频谐振，相应地，发生谐振所需的外加电压也逐渐增大。由于运行中的一般都是额定相电压（0．58 Ur，Ur为额定线电压），因此1／2分频时较多发生基波谐振，高次谐波的谐振较少。分频谐振的频率并非严格等于1／2次，分频谐振时，铁心高度饱和，励磁电流剧增数十甚至一百倍，导致TV烧毁或保护用熔断器熔断。 2消除铁磁谐振的措施 消谐应从两方面着手，即改变电感电容参数和消耗谐振能量。人们据此制订了多种消谐措施。 2．1TV开口三角两端接电阻器R△ R△相当于接到电源变压器的中性点上，故其电阻R△越小，越能抑制谐振的发生。若R△＝0，即将开口三角两端短接，相当于电网中性点直接接地，谐振就不会发生。消除分频谐振时R△要最小。使用该措施时应注意：a）系统中每台TV开口三角均接电阻器时措施方有效。 b）经验表明，对于6～10 k V电网，当TV饱 和特性较好时此措施比较有效。 c）经验表明，装设于互感器开口三角绕组的阻尼电阻一般对35 kV和66 k V系统效果较好，可固定投入，也可用零序电压继电器将电阻器短时投入，1 min后自动切除［2］。 d）R△采用白炽灯泡时，由于谐振经常在单相接地消失后产生，白炽灯泡因发热而使其电阻显著增大，所以此时不起消谐作用。 e）当电压等级越高或TV饱和特性越差时，要求的R△越小。因而发生持续稳定的单相接地故障时，R△的额定功率不易满足要求。 f）当系统电容三相不对称（如断线），或TV一次非全相熔断器烧断时，在对称状态下可以抑制的谐振，在不对称时仍有可能谐振，此时需减小R△才能抑制谐振。这是因为：电容不对称时，除了网络会有较大的不对称电压外，由于电容的减小导致容抗增大而易进入谐振区；TV一次非全相熔断器烧断时，它的并联电感有所减少，但由于二次侧电压降低，R△反应到一次侧的电阻增大得较快，从而降低了电阻器的阻尼效果。 g）由于R△是接在开口三角两端，因此这一负载必定同时加在三角绕组和一次绕组上，这就要求TV要有足够的容量，尤其是在间歇性弧光接地时，由于R△的接入，将使流过一次绕组的电流显著增大，增加了TV烧损的可能性。 h）为了使TV不因电压升高而进入饱和状态，应根据TV的容量选择电阻的额定功率。 i）现在许多二次侧消谐装置实质是对在开口三角两端接入电阻器的改进，其原理多是首先鉴别高频、基频、分频谐振，然后用电子电路实现不同的消谐措施以达到消谐目的。然而，在实际应用中，由于原理及装置的可靠性欠佳，这些装置的运行情况并不理想。二次侧电子消谐装置仍有待从理论、制造上加以完善。 2．2TV一次侧中性点经电阻器R0接地 该措施除了能限制TV中的电流，特别是限制断续弧光接地时流过TV的高幅值电流外，亦能减少每相TV上的电压（相当于改善TV的伏安特性）。使用该方法时应注意： a）电阻器R0的电阻R0不能太小，也不能太大，否则单相接地时，开口三角电压太低，影响接地指示灵敏度及保护装置的正确动作。根据文献［2］推荐，R0＞0．06 Xm。 b）若网络中必须有多台高压侧中性点接地的TV同时运行，则必须每台TV均在中性点安装消谐电阻器方有效。 c）电阻器的额定功率须较大，一般采用额定功率相当大的非线性电阻器与线性电阻器串联。非线性电阻器在低电压下电阻较大，还能阻止谐振发展。d）该措施与TV开口三角绕组并接R△并非完全等价，对于系统三相电容严重不对称或TV一次非全相熔断器烧断等异常情况均可有效消谐。 e）当系统发生单相接地故障时，R0上将有超过几千伏的高压，此时不能使用中性点绝缘较低的TV。若35 kV系统使用的TV中性点绝缘水平为低压级（500 V），则TV绝缘有可能承受不了过电压。 2．3TV一次侧中性点经零序TV接地

电容式电压互感器铁磁谐振抑制方法及常见故障分析

电容式电压互感器铁磁谐振抑制方法及常见故障分析 发表时间：2018-03-13T11:22:41.733Z 来源：《电力设备》2017年第30期作者：乔斌1 王一婧2 贾炜1 [导读] 摘要：介绍了电容式电压互感器（CVT）铁磁谐振的几种抑制方法，重点对谐振型阻尼器的常见故障进行了分析并提出了改进意见，希望以此能够降低谐振型阻尼器的故障发生率。 （1．国网山西检修公司山西太原 030032；2．国网太原供电公司山西太原 030012）摘要：介绍了电容式电压互感器（CVT）铁磁谐振的几种抑制方法，重点对谐振型阻尼器的常见故障进行了分析并提出了改进意见，希望以此能够降低谐振型阻尼器的故障发生率。 关键词：谐振；抑制措施；改进意见 Methods of reducing ferromagnetic resonance and normal fault analysis for capacitor voltager transducer Abstract：Introduce several reducing methods of capacitor voltage transducer（CVT）ferromagnetic resonance . The point is the normal fault analysis and improving advices of resonant damper . Hoping this could reduce the fault rate of resonant damper. Keywords：Resonance；Reducing methods；Improving advices

谐振详解[1]

?在rlc电路中。当电路的阻抗z（jw）的虚部为0时，此时z（jw）=r在频率w下最小。此时电流i=u/|z|最大，此时可将频率为w的电流选出。反之y=g往掉该频率，这是它们的关键点选频电路：利用lc串联电路。和lc并联电路的谐振办到的，当w=1/√（lc）。即f=1/2π√（lc）时，lc串联电路z=r发生谐振。lc相当于短路。谐振是什么意思可将频率为w的电流选出当w=1/√（lc），即f=1/2π√（lc）时。lc并联电路z=g+j（wc-1/wl）的虚部为0，即j（wc-1/wl）=0。此时导纳g 最小，即阻抗z最大。lc并联电路相当于开路，可将频率为w的电流往掉，选频电路就就是lc的串并联用上面的关系达到选频的。谐振电路振荡电路：就是有rlc 或电源的电路。其中只有lc的串联电路w=1/√（lc），谐振电路：应该就是串联谐振和并联谐振吧。滤波电路：应该跟选频电路差未几吧，串联谐振和并联谐振的区别：上面有讲到。lc串联电路中z（jw）=r+j（wl-1/wc），lc并联电路中导纳y=g+j（wc-1/wl）。所以w=1/√（lc），即f=1/2π√（lc）时前者电流最大。被选出，后者电流最小。被过滤，我只是大学生的啦知识有限。不知对你有不有用，对了 w是指频率。j是虚部符号，其他符号都有注明。呵呵怕你的版本跟我的不一样 ?谐振即物理的简谐振动，物体在跟偏离平衡位置的位移成正比。且总是指向平衡位置的回复力的作用下的振动，其动力学方程式是f=-kx。谐振是什么 ?谐振的现象是电流增大和电压减小，越接近谐振中心。电流表电压表功率表转动变化快，但是和短路得区别是不会出现零序量， ?在物理学里。有一个概念叫共振：当策动力的频率和系统的固有频率相等时，系统受迫振动的振幅最大。这种现象叫共振。谐振器电路里的谐振实在也是这个意思：当电路的激励的频率即是电路的固有频率时，电路的电磁振荡的振幅也将达到峰值，实际上。共振和谐振表达的是同样一种现象。铁磁谐振这种具有相同实质的现象在不同的领域里有不同的叫法而已， ?收音机利用的就是谐振现象。谐振频率是什么转动收音机的旋钮时，就是在变动里边的电路的固有频率，忽然。在某一点，电路的频率和空气中原来不可见的电磁波的频率相等起来。于是，它们发生了谐振。串联谐振远方的声音从收音机中传出来，这声音是谐振的产物。谐振频率 ?谐振电路

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。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。

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。 1.2铁磁谐振过电压产生的机理 电磁式电压互感器高压侧具有很高的励磁阻抗，而低压侧负荷很小，基本接近空载，在一些接地故障消失后，或是一些倒闸操作中(中性点不解地系统的非同期合闸)，设备的杂散电容或导线的对地电容会和非线性电感组成单相或三相谐振电路，从而导致系统产生含各种谐波的铁磁谐振过电压。不管是何种频率的谐振，其过电压产生的原因都在于中性点出现了位移过电压。中性点不接地系统中,母线上经常会有接线方式是高压侧为星形连接、中性点接地的电磁式电压互感器，其等值电路图如图1-1所示。

浅析系统谐振过电压及抑制措施

浅析系统谐振过电压及抑制措施 关键词: 过电压铁磁谐振变电站倒闸 [摘要]高压系统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。发生铁磁谐振事件，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]铁磁谐振过电压抑制措施 1.引言 高压系统铁磁谐振过电压是电力系统常见的过电压之一，是中性点不接地系统中最常见，且造成事故最多的一种内部过电压。而在中性点有效接地的高压系统中，由于中性点电位基本固定，该类过电压发生的几率要少得多，但在一些特殊情况下，仍有可能被激发，最常见的就是在变电站倒闸操作过程中，出现的断路器断口电容器与电磁式电压互感器及空载母线构成的串联谐振回路，由于变电站倒闸操作引起的操作过电压作用，电磁式电压互感器励磁特性饱和，激发铁磁谐振。 2.故障现象 下面分析一下近期发生的由于PT饱和产生的有效接地系统的谐振过电压如：2000年5月20日18时25分，某局某站220kV #2母线电压互感器，在进行对#2母线送电操作过程中，发生爆炸事故；2001年3月13日某220kV某站，在运行方式由双母线并列运行转为Ⅱ母线单母线运行中，值班员进行停Ⅱ母线操作激发铁磁谐振；2001年3月28日220kV某站正常运行中，12时52分由于110kV乙母线单相接地，110kV母差保护动作切除乙母线的过程中，触发乙母线PT铁磁谐振过电压；2001年4月15日，某220kV某站在进行变电站送电操作过程中，发生PT铁磁谐振事件 3.故障分析 分析发生的历次投切空母线激发的PT铁磁谐振过电压的过程，主要有以下两种情况： ①投空母线开关操作前，合被投母线侧刀闸引起的谐振过电压； ②切空母线开关分断时激发的谐振过电压。 它们主要的共同特点是： ·被操作的母线是空母线，在母线上只挂有电磁式电压互感器及避雷器，断路器的断口并联有均压电容器。 ·母线电压表上稳定地显示出谐振过电压的有效值，当关合充电断路器的瞬间，谐振立即消失，母线电压恢复到正常水平。 这些事件再次使我们清醒地认识到：投切空母线激发的PT铁磁谐振过电压可能对系统安全运行带来的危害，特别是某局某站220kV #2母线电压互感器由于长时间谐振，电压互感器长时间承受过电压及过负荷，导致爆炸，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。下面分析一下谐振过电压，进一步探讨一下高压系统铁磁谐振过电压。有电感和电容原件向串联可以构成一个串联谐振电路，其谐振条件为感抗和容抗相等，即：X L=X C,或ωL=1/ωC.因此可求出谐振频率为f0=1/2 称为固有自振频率。