铁磁谐振过电压

电压互感器铁磁谐振过电压可分两种：一种是中性点不稳定过电压；另一种是中性点位移过电压。

前者多在正常运行的中性点不接地的电网中产生, 例如投入空母线时的过电压；后者均在定相的过程中产生, 这主要是由于定相的方法不当引起的。

经过检修的某些线路、电缆等在恢复送电时, 新建的线路、电缆、变压器等在投入运行时, 以及两部分电网首次并联运行时, 必须事先检查相位, 进行定相, 以免造成严重的设备损坏和人身事故。

在110
, 定相通常是利用电压互感器进行的。

利用一台电压互感器, 直接在高压电网中定相时产生的过电压, 主要是由基波谐振引起的, 特性比较稳定, 因此称为中性点位移过电压；利用两台外接的或母线上原有的中性点直接接地的电压互感器, 而在其低压侧定相时产生的过电压, 是由基波、高次谐波或分次谐波谐振所引起,同时具有不稳定的特点, 故称为中性点不稳定过电压。

后者在国内外的电力系统中发生较多,即过去所谓的中性点位移过电压和现在的电压互感器铁芯饱和过电压。

一、中性点不稳定过电压
中性点不稳定过电压,不仅可以在定相的过程中发生, 而且在在我国3~220千伏运行的电网中, 也曾普遍发生, 是新建的和经过检修后投入运行的电气设备损坏的重要原因之一,同时也是电压互感器烧毁及其高压保险频繁熔断的主要原因。

1.产生的条件
试验研究结果表明, 当发生此种过电压时, 中性点出现显著的位移, 相电压变动并升高, 而线电压保持不变。

因此可以判定此种过电压是零序回路出现的一种谐振现象。

此种过电压对相间电容与三相对称的负荷没有影响。

只要同时符合以下四个条件, 便可能产生此种过电压。

（1）电源变压器为三角形接线或中性点不接地的星形接线, 以及中性点不接地的电网（注：这里指电源侧中性点不接地）
（2）单台或多台电压互感器的中性点直接接地, 同时零序电压线圈接近开路状态（注：这里指电压互感器中性点直接接地）
（3）母线或电网各相的对地电容与电压互感器各相的对地电感相匹配, 且初始感抗必须大于容抗
（4）因电压或励磁涌流的冲击, 使电压互感器的铁芯三相发生不同程度的饱和。

当电源投入、单相接地故障清除〔切除或自动消除）时, 以及瞬间的传递过电压发生时, 均可激发起此种过电压。

以上四个条件, 可以直观地用下图表示出来
C B A E E E 、、为系统三相对称电源,C
B A L L L 、、为PT 三相励磁电感,
C B A C C C 、、系统三相对地电容。

当图中的电源开关突然投入时, 即使开关三相动作完全同期, 而三相上作用的电压和相位也互不相等。

因励磁涌流和电压的不同, 电压互感器三相的铁芯的饱和程度, 也必然有别；当电压互感器的对地电感与相对地的电容相匹配, 同时在001
wC wL >的条件下, 饱和严重的
相, 其对地的并联阻抗便由原来的电容性变成电感性；饱和轻或不饱和的相, 并联阻抗仍旧为电容性。

感性这时会出现由容性变为的情况，1LC w 饱和严重时会出现：减小，所以L ，当变当变C L w 1jwL 并联联值,wC 1wL 开始时020
02000<->
由于三相并联阻抗或导纳的不对称, 于是中性点出现位移, 过电压便自然地产生了。

此种过电压虽然是由电压互感器铁芯的饱和引起的, 但此并非其产生的必要和充分的条件。

因为在相对地电容过小或过大的情况下, 即使电压互感器的铁芯发生饱和, 而三相对地的并联阻抗仍能同时保
持电容性或者同时转为电感性, 其对称平衡的关系如不遭到严重破坏时, 会产生此种过电压。

因回路参数和激发程度的不同, 此种过电压可以是基波的、高次谐波或者分次谐波的。

三者共同的特点或其集中的表现是中性点出现显著的位移, 它可以持续存在, 相互转化, 同时又可以自动消失, 故称其为中性点不稳定过电压较为妥恰。

当符合上述条件激发起过电压时, 若令中性点的位移电压为0
U ，则C
0C B 0B A 0A E U U ,E U U ，E U U +=+=+=，根据克希荷夫第一定理,0I I I C
B A =++ ，便可求得中性点位移电压的表达式（工频位移过电压）：C
B A
C C B B A A 0Y Y Y Y E Y E Y E E U ++++-== 0
当0L L L L C B A ===时, 则0Y Y Y Y C B A === 故0
U =0。

换言之, 当三相对地的导纳对称平衡时, 电源的中性点为地电位。

(1)三相饱和程度不同,三相等效导纳仍为容性
设C B A C C C '''、、为系统三相对地电容与PT 励磁电感并联后等值电容,由于三相PT 饱和程度不同,C B A C C C '''≠≠,饱和程度越高,对应等值电
容值越小。

中性点位移电压为:C
B A
C C B B A A 0C C C'C E C E C E E U '''''0++++-== 由
矢量分析可知,系统中性点O'在电压三角形内才能满足电流平衡条件0I I I C
B A =++ ,如图(a)所示。

该工况将会导致一相或者两相电压升高,但是不会超过线电压。

(2) 一相严重饱和,等效导纳为感性,其余两相等效导纳仍为容性 假设A 相PT 严重饱和,其等值电感L,B 、C 两相等值导纳为电容为0B A C'C'C'==，所以得：
A 0
00C B A 0E LC'w LC'w jw C jw C jw L jw C'E jw C E jw L E E U 2200001211''1'1-+=++++-== 由矢量分析可知,0E 与A E 相位相同,且有效值满足2/A
0E E ≈,系统中性 点'O 偏移在电压三角形外才能满足电流平衡条件0I I I C
B A =++ ,如图(b)所示。

该工况将会导致饱和相电压升高。

对0E 与A
E 相位相同作出说明：这里的L 、0C'全为等效值，
当A 相电感减小时，
(3)两相严重饱和,等效导纳为感性,另一相等效导纳容性 假设系统A 相PT 未饱和,等效电容为0C',B 、C 两相PT 严重饱和,等效电感为L L L C B ==,则有：
A C
B A E L
C w L C w jwL jwL jwC jwL E jwL E jwC E E U 02020000'21'1111'11'-+=++++-== 由矢量分析可知,0E 与A E 相位相反,且有效值满足A
0E E >,系统中性点偏移在电压三角形外才能满足电流平衡条件0I I I C
B A =++ 。

如图 (c)所示。

该工况将会导致严重饱和的两相电压升高。

对0E 与A
E 相位相反作出说明：这里的L 、0C'全为等效值，
此式分母中，，所以，分子大0,0L L B <又001
wC wL >，所以
B
B wL w
C wL wL wC 33)12(3000->+-。