马钢四钢轧吊车变电所3kV段铁磁谐振的防范措施
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用的测量仪器，也是系统中的重要装置之一。
但是，在电力系统的运行中，电压互感器的使用也面临着很多问题，如铁磁谐振过电压。
铁磁谐振过电压是电压互感器在谐振情况下，长时间处于高电压状态下，容易造成设备损坏，甚至导致安全事故发生。
因此，需要采取有效措施，加强电压互感器的防范措施，以保障电力系统的安全稳定运行。
一、铁磁谐振过电压的成因及危害电压互感器中的铁芯是由硅钢片叠压而成，其导磁特性是非线性的。
一般情况下，电压互感器的负载比较小，电压互感器的电路谐振是极难发生的。
但是，如果出现负载开路（如断路器拆卸等操作），则使得电压互感器中的感应电流大幅度减小，电感值变大，当电容注入电流时，系统中的电容和电感共振，形成铁磁谐振。
当发生脉冲放电或过电流的冲击时，电感器内部的电压猛地升高，这就是铁磁谐振过电压的成因之一。
铁磁谐振过电压会造成设备局部击穿，损坏电容、电抗器等电力设备，对电力系统的可靠性和安全性造成严重威胁。
另外，如果频繁发生铁磁谐振过电压现象，还会造成电网负荷调节不稳定，导致电压波动，影响系统的稳定性。
二、电压互感器的防范措施1.调整电压互感器的谐振频率电压互感器的谐振频率是通过电容和电感器之间建立的谐振回路来实现的。
因此，在设计和安装过程中，可以调整电容和电感器之间的参数，以达到一定的谐振频率，减少铁磁谐振过电压的发生。
2.加装过电压保护装置过电压保护装置是电力系统中重要的防护装置之一，其作用是对电力系统中的过电压进行有效的控制。
在电压互感器的设计和安装过程中，可以增加过电压保护装置的投入，当电压互感器出现谐振时，过电压保护装置可以及时地将过电压抑制在一定范围内，从而保护电力系统的运行安全。
3.系统电容投入系统电容投入可以改善电网系统的功率因数和电压水平，同时还可以抑制铁磁谐振过电压的发生。
在电网系统的设计和运行中，可以根据需要增加系统电容的投入，减少电容和电感器之间的谐振，从而保护电力设备的运行安全。
三种常见铁磁谐振过电压治理方法的对比
常见的三种铁磁谐振过电压治理方法对比
随着时代的发展，人们对用电安全要求越来越高。
国家对电力建设投入也越来越大，但是电力系统铁磁谐振过电压问题仍频繁发生，始终得不到有效解决。
经市场调研结果显示，目前国内解决铁磁谐振问题的常见方法主要有以下三种：
一、提高PT的抗饱和度
可以减少铁磁谐振发生的机率，保护PT自身和电网的安全运，但PT 的抗饱和倍数不能无限做大，PT的抗饱和度受体积限制，抗饱和度大的电压互感器系统，一旦发生铁磁谐振，谐振过电压会更高，危害性越大。
二、PT 中性点经非线性压敏电阻接地
系统发生谐振时，过电压幅值较低时其呈高阻态，有效抑制谐振起始发展，系统正常运行时，非线性压敏电阻阻抗极大，达到兆欧级，影响PT的测量精度，此外易发生热击穿。
消谐电阻的运行状态无法得知。
三、PT剩余绕组加二次消谐电阻
在PT开口三角侧并联可控阻尼（微机消谐装置）。
由微机控制的智能消谐装置，当发生谐振时，相应地投入“消谐电阻”吸收谐振能量，消除铁磁谐振。
但“消谐电阻”的大小难以控制。
对比得知以上治理铁磁谐振的措施都有欠缺，由此人们提出PT 中性点经非线性流敏电阻接地+二次智能消谐的综合智能治理方案，即流敏消谐治理法。
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。
铁磁谐振的产生及防范措施
铁磁谐振的产生及防范措施周烨新疆伊犁电力有限责任公司（伊宁835000）摘要：电网的不断发展使线路参数发生变化，铁磁式电压互感器的大量使用，使电网产生铁磁谐振的可能性增大。
所以，为了使电网安全可靠供电，必须采取有效措施防止铁磁谐振的发生。
关键字：非线性谐波；谐振过电压；电感和电容；消谐措施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。
（5）谐振过电压属于内部过电压的一种，主要产生的原因是由于电力系统中存在电感和电容等储能元件。
在某些情况下，如电压互感器铁磁饱和、非全相拉合闸、输电线路一相断线并一端接地等，在部分电路中形成谐振。
铁磁谐振有两个特点：（1）当电源的电压和频率一定时，L和C的参数在比较大的范围内都可能发生谐振；（2）发生谐振时，在电容及电感上的过电压虽然比电源电压高，但它们是定值，不会趋向于无限。
这种过电压倍数一般为1.5～2.5倍相电压，极个别可达3.5倍以上。
1产生的原因1.1接线方式方面具备如下特点：电源的中性点不接地，有星接的中性点接地的电压互感器；母线及其有电联系的系统有一定数值的等值电容。
1.2电路中必须具有下述条件：铁芯电感的起始值和等值电容组成的自振频率小于并接近于共振频率。
这一来，若电感数值减小，回路的自振频率都能增加到恰好等于共振频率；电路中电阻应小于某临界值；非线性电感的变化范围应足够大。
1.3设备方面的原因：电压互感器的伏安特性不好，铁芯过早饱和；母线上接有空载架空线路或电缆线路；开关检修质量不良，特别是三相不同时合闸。
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。
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。
如何预防配电网铁磁谐振过电压？
如何预防配电网铁磁谐振过电压？
配电网铁磁谐振过电压的发生，给电力设备和电网带来了很多危害。
小到PT、避雷器的烧毁，大到产生3—5倍相电压甚至更高，使电网中绝缘薄弱的地方放电击穿、短路造成设备损坏和停电事故等等，严重威胁电网安全运行。
维护配电网系统安全要求在运行过程中通过观察检测各项参数来判断设备是否处于正常运行的状态。
操作人员要随时掌握互感器、电压器等的运行状况，了解设备的保护动作原理以及报警动作的原因，在发现异常后要及时采取有效的措施进行处理。
事实证明“预防比治疗更重要”，通过定期设备测量记录、检测数值来分析提前做相应的安全预防，能够有效减少事故的发生。
因此，对铁磁谐振过电压现场运行数据的收集、分析等很重要。
对于配电网而言，实时的巡检、数据监控与故障分析等来减少电网安全隐患。
而发生铁磁谐振过电压时，系统中出现了较大的零序电压，所以在进行铁磁谐振的物理模拟实验时，关键在于判别监测系统零序电压的变化情况。
通过实时观测零序电压波形的频率及幅值来判别系统是否发生了铁磁谐振。
但仅凭人工巡检经验判断配电网过电压故障类型，无法满足及时性和准确性的需求。
那么，如何减少人力、谐振过电压故障分析时间呢？
有效缩短铁磁谐振过电压分析时间，彻底解决铁磁谐振过电压故障，不仅要给系统加装消谐设备，更要加装监测设备。
铁磁谐振过电压时，监测设备发出报警信号，消谐器进行消谐，彻底消除铁磁谐振过电压。
浅析铁磁谐振现象产生的原因和消除措施
浅析铁磁谐振现象产生的原因和消除措施摘要：高压系统谐振过电压是电力系统常见的故障现象之一，其实质是电磁式电压互感器励磁特性饱和，在特定的运行条件下激发铁磁谐振，从而电力设备和系统安全运行带来危害。
文章从故障实例入手，分析了铁磁谐振产生的机理、类型以及铁磁谐振的特性，并提出多种消除谐振的措施。
关键词：铁磁谐振；过电压；产生条件；影响因素；消除措施高压系统谐振过电压是电力系统常见的故障现象之一，其实质是电磁式电压互感器（以下简称TV）励磁特性饱和，在特定的运行条件下激发铁磁谐振。
由于谐振时会产生很高的过电压，危及电力设备和系统安全运行，因此必须采取有效的消除和防护措施。
电力系统的铁磁谐振可分两大类：一类是在66 kV及以下中性点不接地系统中，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220 kV（或110 kV）变电站空载母线上，当用220 kV、110 kV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，或切除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。
1故障实例佛子岭水电站地处山区，高压线路架设于崇山峻岭之中，雷雨季节遭受雷击几率较高，铁磁谐振过电压现象时有发生。
2007年7月某日，雷击后，该站发生35 kVⅡ段母线电压一相降低，另两相升高（超过线电压）现象，发“单相接地”信号并熔断2TV高压保险。
35 kV系统接线图如图1所示。
其时，35 kVⅠ、Ⅱ段母线并列运行，两回出线空载。
1TV 与2TV的型号分别为：YDJJ-35、JDJJ2-35。
2008年某日，110 kV母线停电操作过程中，当拉开最后一台高压开关时，母线电压瞬时升高，二次保护回路电压继电器线圈烧毁，如图2所示。
TV型号是JCC6-110，高压开关型号是SW4-110Ⅱ，双断口带有均压电容器。
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马钢四钢轧吊车变电所3kV段铁磁谐振的防范措施摘要:马钢第四钢轧总厂吊车变电所3kV段采用中性点不接地运行方式。
在该电网发生某些扰动时,可能会引发电磁式电压互感器的饱和,激发谐振过电压,导致电压互感器高压保险熔断,严重时会使电压互感器烧坏。
根据该变电所实际情况进行分析,采取了相应的预防措施,限制电磁谐振发生的概率,确保供电系统稳定。
关键词:电压互感器谐振措施稳定
马钢第四钢轧总厂炼钢吊车变电所3kV段采用单母线分段的运行方式,是中性点不接地系统,主要是给该厂炼钢区域的加料跨、精炼跨以及接受跨行车滑线供电,电压互感器采用的是电磁式三相五柱式,型号为JDZX9-3,电压互感器为三线圈,一次侧为星形接法,中性点接地;二次侧一绕组也为星形接法,中性点接地;二次侧另一绕组接法为开口三角,PT变比为3/√3/0.1/√3/0.1/3,当该变电所3kV母线的一段或二段出现单相接地时,该段母线上的电压互感器可以将零序电压的信号反馈给继电保护装置,由继电保护装置会发出接地的报警信号。
该供电系统虽然在发生接地故障时能够发出报警信号,但是如果系统的对地容抗和互感器饱和时的励磁电抗达到一定的比例时,就会发生铁磁谐振,产生的过电压也会发出故障信号,同时因为该型号电压互感器的伏安特性较差,发生铁磁谐振时,电压互感器的三相电流将达到励磁电流的数十倍甚至上百倍,此时极易造成电压互感器线圈过热烧毁事故。
1 铁磁谐振
由铁芯的非线性电感元件和系统的电容元件组成,由于铁芯的电感原件具有饱和现象,使回路电感参数成为非线性,这种含非线性电感元件在满足一定的谐振条件下会产生谐振,这种谐振称为电磁谐振。
在中性点不接地系统中,如果不考虑线路的有功损耗与相间电容;仅考虑PT的电感L与线路的对地电容CO当CO大到一定值时,PT不饱和时,XL＞Xc,而当PT上加的电压大到一定数值时,PT的铁芯饱和Xl ＜Xc,这样就构成了谐振的条件。
谐振的区域与阻抗比XC0/XL有直接关系:1)分频谐振阻抗比约为0.01～0.08,谐振特点是三相电压依次轮流升高,超过线电压,一般不超过2倍相电压,三相电压表指针在相同范围出现低频摆动。
2)基波谐振阻抗比在0.08～0.15,特点是谐振两相电压升高,超过线电压,但一般不超过3倍相电压,一相电压降低但不等于零。
3)高频谐振阻抗比约为0.15～0.3。
高次谐波谐振时,三相电压同时升高或其中一相明显升高,超过线电压,但不超过3～3.5倍相电压。
当回路中的零序电容改变时,阻抗比也会随之改变,回路中的谐振状态也就可能发生转变。
2 铁磁谐振原因分析及区域确定
以该变电所其中一次的铁磁谐振现象为例,2012年3月9日,吊车变电所二段母线馈线负荷停电检修(加料跨滑线轨道调整),当天由于
该段母线B相高压保险烧坏,检修人员将PT小车拉出检修位更换已坏保险,当重新将该PT小车由检修转为运行位置时,该段母线的电压互感器测量的二次电压为A相27V,B相100V,C相为101V,零序电压为71V,后排除了3kV二段无接地点的情况,推断是由于在铁磁谐振造成以上现象,且是基波谐振。
上述例子满足了铁磁谐振所需条件,首先是铁磁式电压互感器的非线性效应,这是主要原因,其次,电压互感器的感抗与容抗的参数匹配在一定范围内,最后,除了上述系统条件外,还需要有外界的激发条件,例如、电压互感器突然合闸。
为了确定吊车变电所3kV段的主要谐振区域,便于制定预防措施,首先要测量该系统对地电容电流,从而计算出对地电容数值,吊车开关站3kV段TV二次侧测量电流为0.5A,则TV的感抗数值为XL=K2×V/I=0.18MΩ,该站馈线电缆长度约为1.5km,3kV电缆的容抗为0.004μF/km,所以Xco=1.5×0.004=0.006MΩ,那么XC0/XL=0.006/0.18=0.033,吊车开关站TV的参数XC0/XL大于0.01小于0.08,说明系统如果发生扰动时(如发生单相接地)该站是可能发生电磁谐振的,且是以分频谐振为主。
3 铁磁谐振预防措施
吊车变电所3kV段的谐振区域以分频谐振为主,分频谐振导致的过电压倍数并不是很高,但是此时流过电压互感器的电流极大,会造成
电压互感器的损伤。
此外,分频谐振造成的过电压会使过电压吸收装置对地有击穿电流,而分频谐振一般持续时间较长,过电压吸收装置内的电弧如果长时间不能熄灭可能会损坏或爆炸,过电压吸收装置爆炸会造成马钢四钢轧厂炼钢区域电网的瞬时低电压,部分高压柜(电机类)可能会因此保护动作跳闸,造成现场停产,事故扩大化,因此为了限制该站的分频谐振,首先对设备进行了一些改造:
1)选用励磁特性饱和点较高的电磁式电压互感器,使电压互感器在一般的过电压下还不会进入饱和区,从而不易构成参数匹配而出现谐振。
2)在3kV母线上装设中性点接地的星形接线电容器组,使谐振阻抗比小于0.01,使其不在谐振区域范围内,不满足其谐振条件。
3)电压互感器绕组中性点经过电阻接地(R=12kΩ)。
在高压绕组中性点安装电阻器R后,能够分担加在电压互感器两端的电压,从而能限制电压互感器中的电流。
除了上述措施来限制分频谐振外,通过规范一些操作来避免谐振或减少谐振对设备造成伤害:
1)给母线充电时采用线路及母线一并充电的方式。
2)给母线充电前先切除PT充电后再投入PT,停母线时先切除PT 再拉开开关。
3)操作中注意监视母线电压,如电压过高则立即改变方式,合上或拉开引起谐振的开关。
4 结语
吊车开关站3kV段是中性点不接地系统,且发生谐振的频率较高,容易造成因为谐振而产生的一些设备损坏事故,经过测量、计算、分析得知该3kV系统主要是以分频谐振为主,通过设备上的一些改造和对操作方面的一些修改,极大的限制了该站分频谐振的发生,减少了谐振对设备造成伤害的几率,从而确保了四钢轧总厂供电系统的稳定性和安全性。