浅谈中性点不接地系统铁磁谐振产生的原因及消谐措施 (1)
浅谈铁磁谐振的危害及消除方法
浅谈铁磁谐振的危害及消除方法作者：樊苗苗来源：《科学与财富》2016年第25期摘要：本文解释了变电站变电站铁磁谐振及过电压产生的诱因，根据铁磁谐振导致设备损坏的外部特征，分析了铁磁谐振的危害和消除铁磁谐振的方法。
关键词：铁磁谐振；危害；消除方法引言在电力系统中，由于系统架构的复杂性和运行方式的灵活性，易造成运行参数具有随机性，促使系统参数变化，从而引起含有电感、电容元件的电网，电磁能量振荡转化或传递而造成电网过电压。
铁磁谐振过电压的现象外部特征明显，直接威胁电力系统安全运行。
严重时会引起电压互感器（PT）的爆炸，造成事故。
必须采取有效的防范对策，保证系统和人身安全。
在我十五年的运行工生涯中就遇到和听说多起电压互感器（PT）烧毁或爆炸事故，究其原因是因为铁磁谐振。
1 铁磁谐振及过电压产生的诱因电力系统架构复杂、运行方式灵活，运行参数具有随机性，促使系统参数变化。
系统中的电感、电容元件在系统进行操作或发生故障刺激下，形成各种振荡回路，特别是变压器、互感器等具有铁芯和绕组的电气设备在某种特定激励作用下，很容易因电磁耦合，产生串并联谐振现象，导致严重的铁磁谐振过电压。
据统计：35kV系统中铁磁谐振过电压占总故障的55%；10kV系统中铁磁谐振过电压占总故障的50%。
而35kV及以下电网大部分采用中性点不接地方式运行，且由于35kV及以下电网结构相对薄弱，受地理、环境、气候、绝缘老化等因素的影响，发生故障的几率较大，加之系统运行方式多变，操作频繁，从而导致了系统铁磁谐振过电压的现象时有发生。
诱发电网铁磁谐振过电压的原因分析如下：（1）故障发生后，强大的饱和电流流过具有铁芯和绕组的电气设备，由于暂态的电磁耦合，产生铁磁谐振，形成铁磁谐振过电压。
（2）系统有各种运行方式，在不同的运行方式下，系统的阻抗、感抗和容抗也随之发生变化，特定条件下，会引起系统谐振，然后过渡成铁磁谐振，形成铁磁谐振过电压。
（3）在中性点不接地系统中，受操作或系统故障的刺激，会引起电压互感器的电磁耦合，使铁芯迅速饱和后产生铁磁谐振，迫使系统的中性点发生位移，导致系统过电压的现象尤为突出。
消除PT谐振的措施及PT消谐分析
消除PT谐振的措施及PT消谐分析摘要：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，电磁式电压互感器引起铁磁谐振后，其介质击穿或爆炸都会导致母线故障。
本文针对铁磁谐振对中性点非有效接地系统带来的影响，对电磁式电压互感器铁磁原理及现有的消谐措施进行分析，在各种情况下选择合适的消谐方式。
关键词：不接地系统；电压互感器；铁磁谐振；消谐措施1 引言在电力系统非有效接地系统中，由于技术和成本原因，广泛采用电磁式电压互感器（下面简称TV），电磁式电压互感器在单相接地、操作等外部因素激发的条件下，易发生铁磁谐振，使得TV受到谐振过电压和过电流的冲击。
谐振过电压一旦发生，往往会造成电气设备的损坏或继电保护装置的误动，导致发生停电事故。
为了尽可能地避免谐振过电压的发生，在设计时应进行必要的参数计算，采取适当的防止谐振的措施，在操作设备时应有合理的调度安排，尽量避免形成谐振回路。
本文从变电站实际发生的一系列谐振过电压现象，对电磁式电压互感器引起的铁磁谐振及消除方法进行讨论。
2 铁磁谐振的危害及主要消谐措施由铁磁谐振产生的原理可看出，当谐振产生时，中性点电压升高，产生零序谐振过电压，过高的电压可能导致设备结缘损坏、设备击穿甚至爆炸及保护装置误动等。
随着供电网络的发展，特别是城区、开发区和大型工厂内部等电缆线路的日益增多，系统单相接地电容电流不断增加。
当发生单相金属性接地故障时，流过故障点的短路电流为所有线路对地电容电流之和，造成故障点的电弧不易熄灭，导致过电压，很可能破坏设备结缘，发展成相间短路，造成停电或损坏设备的事故。
同时，系统震荡时，会产生高次谐波和分次谐波，由于铁芯的磁特性的非线性，电感值会随这外部电压的变化而改变，由于频率低，铁芯磁通密度很高，TV 线圈会产生很大的励磁电流而烧坏TV。
消除铁磁谐振的措施归纳起来主要有三方面：改变系统参数，使其不具备谐振条件，不易引起参数谐振；消耗谐振过程中产生的能量，消除谐振的发生；合理分配有功负荷，一般在轻载或空载条件下易发生谐振[1]。
中性点不接地系统的消谐措施
中性点不接地系统的消谐措施
王鲁平;侯家业;刘建鸣
【期刊名称】《电工技术》
【年(卷),期】2002(000)002
【摘要】10kV电力系统通常采用中性点不接地运行方式，其最大优点是运行中可允许单相接地故障存在一段时间而不必立即跳闸。
但是，当线路较长且电缆线路所占比例较大时，系统对地电容值显著增大，接地电容电流相应增大，接地电弧难以熄灭，将引起很高的电弧接地过电压，并易激发系统铁磁谐振，引起谐振过电压。
【总页数】1页(P7-7)
【作者】王鲁平;侯家业;刘建鸣
【作者单位】湖南怀化铁路总公司怀化水力段;湖南怀化铁路总公司怀化水力段;湖南怀化铁路总公司怀化水力段
【正文语种】中文
【中图分类】TM72
【相关文献】
1.中性点不接地系统电压互感器铁磁谐振的产生及消谐措施 [J], 刘智
2.10 kV中性点不接地系统铁磁谐振原因分析及消谐措施探讨 [J], 索元宏;李学山;赵建平
3.中性点不接地系统铁磁谐振原因分析及消谐措施探讨 [J], 罗勇
4.中性点不接地系统消谐措施概述 [J], 赵建飞;刘勇;王亮;王成
5.中性点不接地系统铁磁谐振过电压机理及消谐措施的研究 [J], 孙亮;李山;
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
在中性点不接地电力系统中,电压互感器铁磁谐振过电压的判断和抑制
在中性点不接地电力系统中，电压互感器铁磁谐振过电压的判断和抑制【摘要】本文以本人从事电力运营多年的经验，从理论上对电力系统中，中性点不接地系统的电压互感器铁磁谐振过电压的产生条件，判断、检测方法、产生的后果进行论述，同时提出了抑制的方法。
【关健词】电力网中接地系统的分类特性；铁磁谐振的基本条件；铁磁谐振的判断；产生的后果；防止铁磁谐振的措施在电力网中，运行的发电机为星形接线时以及在电网中作为供电电源的电力变压器三相绕组为星形接法时，我们把三相绕组尾端连接在一起的公共连接点称之为中性点。
电力网的中性点就是指这些设备中性点的总称。
在电力系统中，电力网中性点的接地方式可分为两大类：—类是中性点直接接地系统，当发生单相接地故障时，接地短路电流很大，这种系统又称为大电流接地系统；另一类是中性点不接地系统（包括中性点经消弧线圈接地系统），当发生单相接地故障时，由于不直接构成短路回路，接地故障电流往往比负荷电流小很多，故又称为小电流接地系统。
我图划分标准为：X0 / X1 4 ～ 5的系统属于大电流接地系统，X0 / X1 4～5的系统属于小电流接地系绕。
注：X0为系统零序电抗，X1为系统正序电抗。
1 电力网中接地系统的分类特性：1.1中性点直接接地系统的特性：1.1.1正常运行时：各相对地电压等于相电压，中性点的电位在电网的任何工作状态下均保持为零电位。
1.1.2单相接地短路时：在这种系统中，当发生—相接地时，故障相的电压为零，非故障相对地电压不会增高（仍为相电压）；接地的这一相直接经过接地点和接地的中性点短路，一相接地短路电流的数值最大，因而应立即使继电保护动作，将故障部分切除。
1.1.3中性点直接接地系统，在发生一相接地故障时，因故障的送电线路被切断，迫使用户的供电中断，供电可靠性差。
运行经验表明，特别是在1000V以上的电网中，大多数的一相接地故障，尤其是架空线路的一相接地故障，大都是具有瞬时的性质（例如下雨天的雷击放电等）。
10kV不接地系统发生谐振的处理
10kV不接地系统发生谐振的处理系统发生谐振时,在谐振电压和工频电压的作用下,PT铁芯磁密迅速饱和,激磁电流迅速增大,会使PT绕组严重过热而损坏(同一系统中所有PT均受到威胁,甚至引起母线故障造成大面积停电。
因此对发生谐振时,如何快速消除谐振是保证设备安全运行的关键。
一、谐振的分类和谐振现象分析10kV中性点不接地系统的谐振分基波谐振、高频谐振和分频谐振三种,谐振一般由接地和激发产生,根据运行经验,当向仅带有电压互感器的空母线突然充电时易产生基波谐振;当发生单相接地时易产生分频谐振,特别是单相接地突然消失(如拉路时易激发谐振。
发生谐振时,相间电压不变,电压互感三角会出现谐振频率电压,中央信号会报“系统单相接地”信号,若不仔细分析其电压变化,会误认为是系统单相接地故障,对于没有装设消弧线圈的变电站,快速消除谐振更为重要,下面对三种谐振现象进行一一分析:1、基波谐振:发生基波谐振时,相对地电压有以下两种现象:1一相电压下降(不为零,两相电压升高超过线电压或电压表顶表;2两相电压下降(不为零,一相电压升高或电压表顶表;其相对地电压的过电压小于或等于3倍相电压;2、高频谐振:发生高频谐振时,其相对地电压的过电压小于或等于4倍相电压,三相对地电压一起升高,远远超过线电压或电压表顶表。
3、分频谐振:发生分频谐振时,三相对地电压依相序次序轮流升高或同时升高,并在(1.2~1.4倍相电压间做低频摆动,大约每秒一次。
由上述谐振现象可总结如下:现象判断发母线接地信号(开口三角有零序输出一相相对地电压超过线电压二相相对地电压超过线电压基波谐振三相相对地电压超过线电压高频谐振三相对地电压依次轮流升高,但不超过线电压三相对地电压同时升高,但不超过线电压分频谐振二、发生谐振的处理对于我们现在10kV不接地系统来说,主要是投入消弧线圈和改变运行参数,一般投入消弧线圈都能消除谐振,对于发生基波和高频谐振,只要消谐器可靠动作,也能消除谐振,但对于分频谐振具有零序性质,一般消谐器无法消除谐振,投切三相对称负荷不起作用,对于未装设消弧线圈,因此根据实际情况,可按以下方法处理1、基波或高频谐振的处理:1有运行电容器时,切除运行电容器;没有运行电容器时,投入一组电容器;2以上措施无法消谐时,切除该母线所有电容器,向调度申请切除部分馈线,最好是先切长线路。
谐振的产生和各种消谐措施分析
一．谐振的产生谐振是电场能量（电容）和磁场能量（电感）不断交换的结果，当两者能量相同时，能量交换达到最大值，从外界看这时电压（并联谐振时）或电流（串联谐振时）会达到很高的值。
在高压回路中，由于线路等电气设备对地存在分布电容，再加上电压互感器之类的非线性铁磁元件电感的存在，当系统电压发生扰动，有很大的可能会激发谐振，由于铁磁元件的非线性，这一谐振会进一步增大，使对地产生很高的过电压，这个谐振在电力系统中叫铁磁谐振，当然在中性点接地系统中不存在铁磁谐振。
微机消谐器可以通过电压互感器的二次电压判断系统是否存在铁磁谐振，如谐振存在，则自动接入消谐电阻，破坏谐振的状态，使谐振停止。
一般的消谐器是一个对电压敏感的非线性电阻，同样接在电压互感器二次侧，当二次电压超过一定值时，消谐器电阻值急剧下降，破坏谐振。
微机消谐装置灵敏度高，可将谐振消灭在刚建立的时刻，但装置复杂；消谐器装置简单，但需要到过电压达较大值是才能起作用。
二．各种消谐措施分析1．PT中性点经消谐器和小电阻接地由钟落潭变电站(PT中性点串电阻)全年无一次PT保险丝熔断及各变电站安装消谐器至今无一次熔断来看，其抑制谐波的效果较为明显。
原理图见图2。
中性点串入的电阻等价于每相对地接入电阻，能够起到消耗能量、阻尼和抑制谐波的作用。
在线路单相接地时，由于中性点O对地带有一定电位，故能相应减少非故障相PT绕组的电压，使PT的饱和程度降低，不至于发生铁磁谐振。
但是电阻的接入使PT开口三角绕组输出电压相应降低，会影响接地指示装置的灵敏性。
除了要考虑R≥6%Xm外，还要考虑电阻的热容量。
当直接采用线性电阻时，往往由于电阻元件的容量及绝缘水平选择不当，使引线烧断，电阻烧毁，沿面闪络等。
若采用RXQ-10型消谐器，其内部由SiC非线性电阻片与线性电阻(6～7 kΩ)串接，在低压时呈高阻值，使谐振在初始阶段不易发展起来。
在线路出现较长时间单相接地时，消谐器上将出现千余伏电压，电阻下降至稍大于6～7 kΩ，使其不至于影响接地指示装置的灵敏度，同时非线性电阻片的热容量相当大，可满足放电电流的要求。
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。
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。
农村电力网产生铁磁谐振的机理及防范措施
农村电力网产生铁磁谐振的机理及防范措施摘要：本文分析了电力系统铁磁谐振过电压的产生原理，产生原因，并提出了具体的防范措施关键词：农村电网；铁磁谐振；防范措施引言电网运行中，正常时中性点不接地系统PT铁芯饱和易引起谐振过电压；中性点不接地方式发生单相故障可引起谐振过电压。
运维人员操作或事故处理方法不当亦会产生谐振过电压。
另外设备设计选型、参数不匹配也是谐振过电压产生原因。
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。
电压互感器烧毁原因分析及消除措施
电压互感器烧毁原因分析及消除措施摘要:由于近些年国家对电网资金的投入,再加上临颍局近些年的技改资金的投入,临颍电网结构有了很大的变化,使得整个网络变得更加复杂、灵活、坚强。
以前电网中少有发生的铁磁谐振现象,现在却时有发生,由于谐振时会产生过电压,给电网安全造成了极大的威胁,如不采取有效的消除措施,可能会造成设备损坏,尤其是电压互感器,甚至还会诱发产生更为严重的电力系统事故,我局近段发生的几次PT 烧毁现象就与铁磁谐振密切相关。
关键词:铁磁谐振消谐方法1 铁磁谐振产生原因中性点不接地系统中,正常运行时,三相基本平衡,中性点的位移电压很小。
但在某些切换操作如断路器合闸或接地故障消失后,由于三相互感器在扰动后电感饱和程度不一样而形成对地电阻不平衡,它与线路对地电容形成谐振回路,可能激发起铁磁谐振过电压。
2 铁磁谐振的现象铁磁谐振分基波谐振、分次谐振、高次谐振。
基波谐振是一相对地电压降低,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;分次谐波是三相对地电压同时升高、低频变动;高次谐振是三相对地电压同时升高超过线电压。
其现象为线电压升高、表计摆动,电压互感器开口三角形电压超过100V。
3 铁磁谐振对电力系统安全运行的影响(1)中性点不接地系统中,随着中低压电网的扩大,出线回路数增多、线路增长,电缆线路的逐渐增多,中低压电网对地电容电流亦大幅度增加,单相接地时接地电弧不能自动熄灭必然产生电弧过电压,一般为3～5倍相电压甚至更高,致使电网中绝缘薄弱的地方放电击穿。
(2)在发生谐振时,电压互感器一次励磁电流急剧增大,使高压熔丝熔断。
如果电流尚未达到熔丝的熔断值,但超过了电压互感器额定电流,长时间处于过电流状况下运行,必然造成电压互感器烧损。
(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,从而使小容量的异步电动机发生反转现象。