铁磁谐振过电压
铁磁谐振过电压对电网有哪些危害？
铁磁谐振过电压对电网有哪些危害？
前面小编带大家了解了铁磁谐振对电力设备的危害，那对电网又会有哪些危害呢，请大家跟我来了解：
当线路发生单相接地或断路器操作等干扰时，造成电压互感器电压升高，三相铁芯受到不同的激励而呈现不同程度的饱和，电压互感器的各相感抗发生变化，各相电感值不相同，中性点位移产生零序电压。
由于线路电流持续增大，导致电压互感器铁芯逐渐磁饱和，当满足ωL＝1/ωC时，即具备铁磁谐振条件，从而产生铁磁谐振过电压，其造成的主要影响如下：
（1）中性点不接地系统中，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，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，严重威胁电网安全运行。
（2）在发生铁磁谐振时，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）铁磁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）铁磁谐振时产生高零序电压分量，出现虚幻接地和不正确的接地指示。
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。
铁磁谐振
铁磁谐振定义：定义：设备的电容与邻接设备磁饱和电感之间的振荡。
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。
铁磁谐振系统的中性点不接地系统，当系统遭到一定程度的冲击扰动，从而激发起铁磁共振现象。
由于对地电容和互感器的参数不同，可能产生三种频率的共振：基波共振、高次谐波共振和分频谐波共振。
各种共振的表现形式如下：基波共振。
系统二相对地电压升高，一相对地电压降低。
中性点对地电压(可由互感器辅助绕组测得电压)略高于相电压，类似单相接地，或者是二相对地电压降低，一相对地电压升高，中性点有电压，以前者为常见。
分频谐波共振，三相电压同时升高，中性点有电压，这时电压互感器一次电流可达正常额定电流的30～50倍以致更高。
中性点电压频率大多数低于1/2工频。
高次谐波共振，三相电压同时升高，中性点有较高电压，频率主要是三次谐波。
在正常运行条件下，励磁电感L1=L2=L3=L0，故各相对地导纳Y1=Y2=Y3=Y0，三相对地负荷是平衡的，电网的中性点处于零电位，即不发生位移现象。
但是，当电网发生冲击扰动时，如开关突然合闸，或线路中发生瞬间弧光接地现象等，都可能使一相或两相对地电压瞬间升高。
如果由于扰动导致A相对地电压瞬间升高，这使得A相互感器的励磁电流突然增大而发生饱和，其等值励磁电感L1相应减小，以致Y1≠Y0，这样，三相对地负荷变成不平衡了，中性点就发生位移电压。
如果有关参数配合得当，对地三相回路中的自振频率接近于电源频率，这就产生了严重的串联谐振现象，中性点的位移电压(零序电压)急剧上升。
电力系统谐振过电压产生的原因及防范措施
电力系统谐振过电压产生的原因及防范措施摘要电力系统中，厂站因过电压引起故障甚多，特别是谐振过电压，对设备甚至系统安全稳定运行影响大。
分析原因，找出问题，提出防治措施很有必要。
关键词谐振过电压；PT；铁芯饱和；防范措施0 引言我国电力系统分为不同电压等级，35kV及以下配电网采取中性点不接地和经消弧线圈接地方式；110kV及以上配电网采取中性点直接接地方式。
过电压种类多，主要有谐振、雷电和操作过电压；其中谐振过电压较常见，作用时间长、次数频繁、危害大，须采取措施预防。
1 谐振过电压产生原因电网运行中，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。
2 铁磁谐振为满足电网测量、保护需要，电力系统中配置大量电感电容元件，如：互感器、电抗器等电感元件；电容器、线路对地电容等电容元件。
当进行设备操作或系统故障时，电感电容元件构成振荡回路，在一定条件下产生谐振，损坏设备影响系统。
2.1 原因分析图1某水厂单串接线图，采用接线，110kV系统中性点直接接地，变压器、PT等分相运行，变压器、PT高压绕组接成Y0，该厂多次发生铁磁谐振过电压。
原因：图1 某水电站单串接线图1）故障时产生谐振过电压。
当系统发生单相故障时，因整个电网系统中电感电容元件参数不匹配，两者共同作用，为谐振产生创造条件，最终导致铁磁谐振过电压发生；2）操作时产生谐振过电压。
110kV开关为双断口且并联均压电容，停送电操作时，先拉5012、5013，再拉50126，其他刀闸均接通。
110kV环网通过开关断口电容构成带电磁式PT空母线产生谐振。
2.2 等值电路图该厂输出线路发生单相接地故障，瞬时A相线路产生接地电流，因避雷器参数不匹配，构成谐振回路而产生谐振过电压。
图2 简化电路图如图2，L1是1B一次侧电感，L2是2B一次侧电感，Lm是PT一次侧电感，C0是空长线路对地电容，RL是电阻，k为故障点。
谐振过电压种类及如何抑制
谐振过电压种类及如何抑制
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振荡回路,在一定的能源作用下,会产生串联谐振现象,导致系统某些元件出现严重的过电压,这一现象叫电力系统谐振过电压。
谐振过电压分为以下几种:
(1）线性谐振过电压
谐振回路由不带铁芯的电感元件(如输电线路的电感,变压器的漏感）或励磁特性接近线性的带铁芯的电感元件(如消弧线圈）和系统中的电容元件所组成。
(2）铁磁谐振过电压
谐振回路由带铁芯的电感元件(如空载变压器、电压互感器）和系统的电容元件组成。
因铁芯电感元件的饱和现象,使回路的电感参数是非线性的,这种含有非线性电感元件的回路在满足一定的谐振条件时,会产生铁磁谐振。
(3）参数谐振过电压
由电感参数作周期性变化的电感元件(如凸极发电机的同步电抗在Kd～Kq间周期变化）和系统电容元件(如空载线路）组成回路,当参数配合时,通过电感的周期性变化,不断向谐振系统输送能量,造成参数谐振过电压。
限制谐振过电压的主要措施有:
(1) 提高开关动作的同期性由于许多谐振过电压是在非全相运行条件下引起的,因此提高开关动作的同期性,防止非全相运行,可以有效防止谐振过电压的发生。
(2) 在并联高压电抗器中性点加装小电抗，用这个措施可以阻断非全相运行时工频电压传递及串联谐振。
(3) 破坏发电机产生自励磁的条件,防止参数谐振过电压。
铁磁谐振过电压机理是什么？
铁磁谐振过电压机理是什么？
在中性点非有效接地的配电系统中，若电网中发生单相接地铁磁谐振过电压故障，该电压等级电网母线上都将出现数值较高的零序电压。
利用这一特点，配网变电所母线上所接的绝缘监测装置，即一个三相五柱式电压互感器，其二次侧的星形联结绕组接三个电压表，以测量各相电压；另一个二次侧绕组接成开口三角形，接入过电压继电器，用来反映线路单相接地时出现的零序电压。
当电网发生单相接地铁磁谐振过电压故障时，故障相对地电压为零，其他两相对地电压升高，同时出现零序电压，使继电器动作，发出故障信号。
但是在配电网中，PT铁磁谐振和PT断线故障与单相接地故障类似，都能引起电网电压异常，使PT开口三角形两端产生电压，绝缘监测装置发出接地信号。
因此，为了准确的判别故障类型，除监测PT开口三角两端电压外，还需要对配电网中单相接地故障、PT铁磁谐振和PT断线故障的特征进行分析加以区别。
铁磁谐振
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。
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。
铁磁谐振的常用消除办法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。
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。
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
220kV变电站铁磁谐振过电压事故分析及防止措施
220kV变电站铁磁谐振过电压事故分析及防止措施摘要:文章结合某220kV变电站刀闸操作过程中出现的110kV母线设备铁磁谐振案例,对系统中因操作产生的铁磁谐振过电压情况进行分析,并提出预防措施和对策。
关键词:铁磁谐振过电压分析措施电力系统中具有一系列电气元件,组成极为复杂的电感电容的串联震荡回路,串联谐振现象会在电网的某一部分造成过电压,破坏电气设备绝缘,危机设备的安全运行。
对于小容量非线性电感元件(例如电压互感器)谐振过电压使它产生的大电流,在严重情况下,造成电感线圈及其保护熔丝烧毁甚至压变及高压设备爆炸,谐振过电压持续时间较长并可能稳定存在,因此了解谐振发生的原因及防止措施是十分必要的。
1 谐振基本概念1.1 串联谐振的定义谐振时XL=Xc,电路此时的工作状态叫谐振又由于谐振发生在RLC串联回路中又叫串联谐振（图1)。
1.2 为何串联谐振又叫电压谐振谐振电路中的电流Ｉ=Ｕ/Z=Ｕ/R(谐振时回路中的总电阻Z=R)谐振时各元件的电压:ＵR=I×R=R×Ｕ/R=Ｕ(说明谐振时电阻上的电压等于电源电压)ＵL=jωoLI=jωoL×Ｕ/R=j(ωoL/R)×Ｕ=jQＵ,Q:品质因数,Q=XL/R(说明谐振时电感上的电压等于Q倍电源电压) ＵC=j(1/ωoC)×I=j1/ωoC)×Ｕ/R=j(1/ωoCR)×Ｕ=jQＵ,Q:品质因数,Q=XC/R=1/ωoCR(说明谐振时电容上的电压等于Q倍电源电压) 从上述表达式中可以看出:Q=ＵC/Ｕ=ＵL/Ｕ。
一般在串联谐振时Q>1,在大电流接地系统中电源电压Ｕ很高,而在电感和电容上的电压是电源电压的Q倍。
在无线电中可以加以利用,使微弱的信号输入串联谐振回路中,电容两端可获得高电压。
但是在电力系统中由于电源电压本身就很高,如在串联谐振下工作则会严重损坏设备。
这是绝对不允许的,所以说在大电流接地系统中发生串联铁磁谐振也叫电压谐振。
配电网铁磁谐振过电压及其抑制措施仿真研究
烈震 荡 ，震 荡 过程 中 Ｃ相 电压 幅值 最 大 为 ３ ． ０ Ｐ ． Ｉ ＿ １ ． ，中 性 点 电 压 幅值 最 大 为 ２ ． １ Ｐ ． Ｌ １ ． ；Ｔ Ｖ 三 相 均 有 明 显 过 电
流 ，其 中 Ｃ相 电 流 幅 值 最 大 为 ０ ． １ ５ Ａ，远 超 ＴＶ 的 正 常 工 作 电流 。
［ 摘 要］ 为限制配 电网铁磁谐振 过 电压 ，基 于电磁暂 态计算软件 （ Ａ ＴＰ — Ｅ ＭＴ Ｐ ） 建立仿真计 算模型 ，计 算研 究 了 １ Ｏ ｋ Ｖ
配 电网铁磁谐振过 电压水平 ，进而分析接地 故障消失时间、 系统对地 电容等对铁磁谐振 过 电压影响 的特征 ，
探讨采 用 ４ ＴＶ 接 法 、ＴＶ 一 次侧 经非 线 性 电 阻接 地 、 系统 中性 点 经 电 阻接 地 等 措 施 限 制铁 磁 谐 振 过 电 压 的 效
１ ． ２ 铁 磁谐 振 过 电压仿真
配 电 网铁 磁谐 振 仿 真等 值 电路 如 图 ２ 所示 ， Ｚ为 系 统
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ １ ０ ０ ９
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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<0
4X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。
这种情况可能使电阻阻值过小，超过电压互感器的容量负担。
此时，可通过低周波继电器，以便只在发生分额谐振时将电阻知时接人三角绕组,也可用零序过电压继电器将电阻投入 1min,然后再自动切除。
对于 35kV及以下电网，推荐用白炽灯泡代替电阻。
35kV 电网可接220V、500W灯泡，6~10kV电网可接220V、200W 灯泡。
(3)增大对地电容,可以破坏谐振条件。
在10kV及以下母线上，装设中性点接地的星形接线电容器组(或用一段电缆代替架空线),使对地
容抗X满足:X.0/X_<0.01
(4)在电压互感器一次绕组的中点或开口三角形绕组上装设微机消谐器
微机消谐器是一种利用微机进行谐波判断、监测、治理、报告结果的一种装置，它可准确地判断出发生谐振的频率、地点及谐振的程度，并作为阻尼量投入的确定的依据。
装置的优点是抗干扰能力强，消谐频率范围宽,调试维护方便而又简单。