铁磁谐振原理
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（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）投入母线上的备用或所用。
（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
2008年1月9日13:47 来源：
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。
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（线路愈长电容量愈大，因为在输电线路中线路长的对地电容量较之线路短的对地电容量电容量相当多并联了一个电容量），线路愈长容抗愈小（Xc=wc/1），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(li=n*磁通，在一个固定的互感器中，有n是不变的当铁心饱和时有磁通则变化很小趋于稳定，在电流增大的情况下，电感l变小)。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，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，据试验，分频谐振的电流可达正常电流的240倍以上，导致铁芯剧烈振动。TV是在这样大的电流下运行，使本身的温度也迅速升高，当热量积累到一定程度，干式TV中大量绝缘纸、绝缘介质会受热气化，体积急速膨胀，而存放绝缘纸、绝缘介质的干式互感器内部空间有限，当压强积累到一定程度时便产生了TV爆炸。
3 铁磁谐振频率区域的判别
电力网中发生不同频率的谐振，与系统中导线对地分布电容的容抗Xc0，和电压互感器并联运行的综合电感的感抗Xm，两者的比值
Xc0/Xm有直接关系。
Xco视具体情况而定，架空线路Xco＝350×31/2/L，kΩ/km；电缆Xco＝10×31/2/L，kΩ/km；变压器线圈对地电容的容抗Xc0一般取600～1 000 kΩ。其中L为线路长度，单位km。
Xm为由电压互感器的二次侧感抗100 V/I折算到一次侧的感抗。其中I为二次侧的实际测试电流。
3.1 分频谐振
当比值Xc0/Xm较小（在0.01～0.07）时发生的谐振是分频谐振。电容和电感在振荡时能量交换所需的时间较长，振荡频率较低，表现为：过电压倍数较低，一般不超过2.5倍相电压；三相电压表的指示
数值同时升高，并周期性摆动，线电压正常。
3.2 高频谐振
当比值Xc0/Xm较大（在0.55～2.8）时发生的谐振是高频谐振。发生高频谐振时线路的对地电容较小，振荡时能量交换较快。表现为过电压倍数较高；三相电压表的指示数值同时升高，最大值可达到4～5倍相电压，线电压基本正常；谐振时过电流较小。
3.3 基频谐振
当比值Xc0／Xm接近于1时，发生谐振的谐振频率与电网频率相同，故称之为基频谐振。其表现为：三相电压表中指示数值为两相升高、一相降低，线电压正常；过电流很大，往往导致电压互感器熔丝熔断，严重时甚至会烧坏互感器；过电压不超过3.2倍相电压，伴有接地信号指示，称为虚幻接地现象。
当Xc0/Xm≤0.01或Xc0/Xm≥2.8时，系统不会发生铁磁谐振。在不同的谐振区域，谐振的外施触发电压是不同的。分频谐振区谐振外施电压为最低，在正常额定电压下系统稍有波动就可触发谐振。而高频谐振区的谐振外施电压最高。在同一谐振区域内不同的Xc0/Xm比值下，谐振的最低外施触发电压（临界值）也是不同的。
良站10 kV TV 二次侧的实际测试电流为19 A，则TV的感抗Xm = 100 V/I = 5.2 MΩ。出线总长为：95.034 km，10 kV线路电容值为0.004μF/km，良站10 kV出线的容抗比情况如表2所示。
根据表1良站线路和TV 的参数Xc0/Xm数大于0.01且小于0.07，说明在系统扰动时（如发生单相接地时）良站是有可能出现铁磁谐振的，且其中主要是分频谐振。
4 防止铁磁谐振的措施
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。
防止铁磁谐振的产生，应从改变供电系统电气参数着手，破坏回路中发生铁磁谐振的参数匹配。这样既可防止电压互感器发生磁饱和，又可预防电压互感器铁磁谐振过电压的产生。
4.1 改变电气参数
4.1.1 装设继电保护设备
当电网发生单相接地故障时，为改变电压互感器的谐振参数，可通过装设一套继电保护设备来实现。该装置是利用单相接地时所产生的较大谐振电流，启动电流继电器投入，将电压互感器二次侧开口三角处绕组短接。当故障排除后，保护装置恢复原状，电压互感器恢复正常
运行。
4.1.2 选用不易饱和的或三相五柱式电压互感器
10 kV系统中使用的电压互感器，应选用励磁感抗大于1.5 MΩ的电压互感器。
4.1.3 减少电压互感器台数
在同一电网中，应尽量减少电压互感器的台数，尤其是限制中性点接地电压互感器的台数。如变电所的电压互感器，只作为测量仪表和保护用时，其中性点不允许接地。
4.1.4 串接单相互感器
在三相电压互感器一次侧中性点串接单相互感器，使三相电压互感器等值电抗显着增大，以满足Xc0/Xm≤0.01的条件，可避免因深度饱和而引起的谐振。
4.1.5 每相对地加装电容器
此法可使网络等值电容变小，网络等值电抗不能与之匹配，从而消除谐振。
4.1.6 在中性点装设消弧线圈
在10 kV系统中发生谐振，且单相接地电流值较大或接近30 A时，可将中性点通过消弧线圈接地。
4.1.7 投入备用线路
当系统中只有一组电压互感器投入的情况下，若供电线路总长度较短时，可投入部分备用线路，以增加分布电容来防止谐振的发生。
4.2 消耗谐振能量
4.2.1 在TV开口三角形侧并联阻尼电阻
当电网运行正常时，电压互感器二次侧开口三角处绕组两端没有电压，或仅有极小的不对称电压。当电网发生单相接地故障时，由于此电阻阻值较小，故绕组两端近似于短接，起到了改变电压互感器参数的作用。这一措施不仅能防止电压互感器发生磁饱和，而且能有效地消耗谐振能量，防止产生谐振过电压。此方法常用在要求不太高的变电站，如消谐电阻采用电灯泡或电阻丝，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，而由于电灯泡或电阻丝的冷态电阻是较小的，这将在TV开口三角侧流过较大的电流引起TV损坏。
4.2.2 在电压互感器一次侧中性点与地之间串接消谐电阻R0
此电阻可用以削弱或消除引起系统谐振的高次谐波。模拟试验表明：当R0/Xm≥5．51×10－3时，即使系统发生单相接地故障，也不会激发分频铁磁谐振。但阻值太大，则会影响系统接地保护的灵敏度。
消谐电阻R0的计算。先测出各电压互感器二次侧的励磁感抗Xm，求出各电压互感器并联后的Xm值，再折算至一次侧，即为系统总的Xm。R0的值应在0.008 8～0.0500Xm间选择。R0的容量可按P0＝
U20/R0 = (3R0Uφ/Xm)2/R0来选择。
消谐电阻应按电压互感器中性点处串接R0后，用开口三角处电压
UΔ的变化量ΔUΔ％来校验。
ΔUΔ％ = (-ΔU％)＞5%
UΔ％ = 1/6(3R0/Xm)2(1＋2Xm/Xj)×100％
式中 Xj——电压互感器在Uj下的励磁电抗。
4.2.3 装设消谐装置
可在电压互感器的开口三角绕组处直接装设消谐装置，当发生谐振
时，电压在设计周波下达到动作值时，装置的鉴频系统自动投入“消
谐电阻”吸收谐振能量，消除铁磁谐振。消谐装置动作较可靠，还可
以记录故障时的电压、振荡频率等参数，利于事故分析，现采用此方
法较多。
10～35 kV电压等级电网产生铁磁谐振，是导致电压互感器烧损，引
起停电，危及安全供电的原因之一。
当供电线路各相对地电容的容抗与线路上所接入的电压互感器各相综
合感抗数值相近或相等时，就会发生铁磁谐振，使三相电压严重不平衡，电压互感器二次侧开口三角处感应出很高的电压。
采取改变供电系统电容、电感参数，破坏谐振条件，以及在电压互感
器开口三角处并接阻尼电阻，可有效地消除铁磁谐振。
电感器原理和作用
2008-03-07 04:11
电感是导线内通过交流电流时，在导线的内部周围产生交变磁通，导线的磁通量与生产此磁通的电流之比。
当电感中通过直流电流时，其周围只呈现固定的磁力线，不随时间而变化；可是当在线圈中通过交流电流时，其周围将呈现出随时间而变化的磁力线。根据法拉弟电磁感应定律－－－磁生电来分析，变化的磁力线在线圈两端会产生感应电势，此感应电势相当于一个“新电源”。
当形成闭合回路时，此感应电势就要产生感应电流。由楞次定律知道感应电流所产生的磁力线总量要力图阻止磁力线的变化的。磁力线变化来源于外加交变电源的变化，故从客观效果看，电感线圈有阻止交流电路中电流变化的特性。电感线圈有与力学中的惯性相类似的特性，在电学上取名为“自感应”，通常在拉开闸刀开关或接通闸刀开关的瞬间，会发生火花，这自感现象产生很高的感应电势所造成的。
总之，当电感线圈接到交流电源上时，线圈内部的磁力线将随电流的交变而时刻在变化着，致使线圈产生电磁感应。这种因线圈本身电流的变化而产生的电动势，称为“自感电动势”。
由此可见，电感量只是一个与线圈的圈数、大小形状和介质有关的一个参量，它是电感线圈惯性的量度而与外加电流无关。
电感器的作用1.
电感线圈阻流作用：电感线圈线圈中的自感电动势总是与线圈中的电流变化抗。电感线圈对交流电流有阻碍作用,阻碍作用的大小称感抗XL，单位是欧姆。它与电感量L和交流电频率f的关系为XL=2πfL,电感器主要可分为高频阻流线圈及低频阻流线圈。
电感器的作用2.
调谐与选频作用：电感线圈与电容器并联可组成LC调谐电路。即电路的固有振荡频率f0与非交流信号的频率f相等，则回路的感抗与容抗也相等，于是电磁能量就在电感、电容来回振荡，这LC回路的谐振现象。谐振时电路的感抗与容抗等值又反向，回路总电流的感抗最小，电流量最大（指 f="f0"的交流信号），LC谐振电路具有选择频率的作用，能将某一频率f的交流信号选择出来。
电感器的作用3.
电感器还有筛选信号、过滤噪声、稳定电流及抑制电磁波干扰等作用。电感器的作用4.
在电子设备中，经常看到有如图2的磁环，这些小东西有哪些作用呢这种磁环与连接电缆构成一个电感器(电缆中的导线在磁环上绕几圈电感线圈)，它是电子电路中常用的抗干扰元件，高频噪声有很好的屏蔽作用，故被称为吸收磁环，通常使用铁氧体材料制成，又称铁氧体磁环(简称磁环)。在图2中，上面为一体式磁环，为带安装夹的磁环。磁环在不同的频率下有不同的阻抗特牲。在低频时阻抗很小，当信号频率升高后磁环的阻抗急剧变大。
大家都知道，信号频率越高，越辐射出去，而的信号线都是没有屏蔽层的，这些信号线就成了很好的天线，接收周围环境中各种杂乱的高频信号，而这些信号叠加在传输的信号上，甚至会改变传输的有用信号，严重干扰电子设备的正常工作，降低电子设备的电磁干扰(EM)已经是考虑的问题。在磁环作用下，即使正常有用的信号顺利地通过，又能很好地抑制高频于扰信号，而且成本低廉。
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，
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）
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。 以上两起故障是典型的铁磁谐振过电压现象，下面我们来简单分析一下故障的成因。 2铁磁谐振产生过程及其特点 2.1铁磁谐振现象的基本概念
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
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
?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
（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。
一、概述 铁磁谐振是由铁心电感元件，如发电机、变压器、电压互感器、电抗器、消弧线圈等和和系统的电容元件，如输电线路、电容补偿器等形成共谐条件，激发持续的铁磁谐振，使系统产生谐振过电压。 电力系统的铁磁谐振可分二大类：一类是在66kV及以下中性点绝缘的电网中，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220kV(或110kV)变电站空载母线上，当用220kV、110kV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过程中，或切除(含保护整组传动联跳)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，即串联谐振，简单地讲就是由高压断路器电容与母线电压互感器的电感耦合产生谐振由于谐振波仅局限于变电站空载母线范围内，也称其为变电站空母线谐振。 二、铁磁谐振的现象 1、铁磁谐振的形式及象征 1)基波谐振：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 2)分次谐波：三相对地电压同时升高、低频变动 3)高次谐波：三相对地电压同时升高超过线电压 2、串联谐振的现象：线电压升高、表计摆动，电压互感器开口三角形电压超过100V 三、铁磁谐振产生的原因及其分析：
1、铁磁谐振产生的原因： 1)、有线路接地、断线、断路器非同期合闸等引起的系统冲击 2)、切、合空母线或系统扰动激发谐振 3)、系统在某种特殊运行方式下，参数匹配，达到了谐振条件 2、串联谐振产生的原因：进行刀闸操作时，断路器隔离开关与母线相连，引发断路器端口电容与母线上互感器耦合满足谐振条件 3、电力系统铁磁谐振产生的原因分析 电力系统是一个复杂的电力网络，在这个复杂的电力网络中，存在着很多电感及电容元件，尤其在不接地系统中，常常出现铁磁谐振现象，给设备的安全运行带来隐患，下面先从简单的铁磁谐振电路中对铁磁谐振原因进行分析。 3.1简单的铁磁谐振电路中谐振原因分析 在简单的R、C和铁铁芯电感L电路中，假设在正常运行条件下，其初始状态是感抗大于容抗，即ωL>(1/ωC)，此时不具备线性谐振条件，回路保持稳定状态。但当电源电压有所升高时，或电感线圈中出现涌流时，就有可能使铁芯饱和，其感抗值减小，当ωL=(1/ωC)时，即满足了串联谐振条件，在电感和电容两端便形成过电压，回路电流的相位和幅值会突变，发生磁谐振现象，谐振一旦形成，谐振状态可能“自保持”，维持很长时间而不衰减，直到遇到新的干扰改变了其谐振条件谐振才可能消除。 3.2电力系统铁磁谐振产生的条件 电力系统中许多元件是属于电感性的或电容性的，如电力变压器、互感器、发电机、消弧线圈为电感元件，补偿用的并或串联电容器组、高压设备的寄生电容为电容元件，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，在一定的能源作用下，特定参数配合的回路就会出现谐振现象。由于铁
电磁谐振产生的原因、危害及防范措施 摘要：针对二滩电厂6kV系统电压互感器自投产以来频繁损坏的现象，简要阐述电磁谐振产生的原因、危害及防范措施，同时也提出针对此类故障应从哪些方面入手的意见，希望能对一些单位有所借鉴。 在6～35kV的中性点非有效接地系统中，由于变压器、电压互感器、消弧线圈等设备铁心电感的磁路饱和作用，激发产生持续的较高幅值的铁磁谐振过电压。铁磁谐振可以是基波谐振、高次谐波谐振、分次谐波谐振。这种谐振产生的过电压的幅值虽然不高，但因过电压频率往往远低于额定频率，铁心处于高度饱和状态，其表现形式可能是相对地电压升高，励磁电流过大，或以低频摆动，引起绝缘闪络、避雷器炸裂、高值零序电压分量产生、虚幻接地现象出现和不正确的接地指示。严重时还可能诱发保护误动作或在电压互感器中出现过电流引起PT烧坏。 1 故障现象及相关数据 6kV系统共有八段，采用的是上海华通开关厂生产的电气组合柜，该厂设备自投产以来，主部件未发生大的缺陷，但其辅助测量PT发生了8台次损坏，现象表现为本体炸裂、内部绝缘物质喷出故障，致使6kV系统的相关保护不能投运，部分自动功能无法实现。这给厂用系统的安全稳定运行带来了极大的隐患。 2 故障原因初探 根据故障现象，经过初步判断，估计是由于下述的几个原因所致。 1)产品质量不好：如果由于产品本身绝缘、铁心叠片及绕制工艺不过关等，均可能致使电压互感器发热过量使绝缘长期处于高温下运行，从而导致绝缘加速老化，出现击穿。该类型的电压互感器一次侧绕组发生匝间短路，这样电流会迅速增大，铁磁也将迅速饱和从而导致谐振过电压，使绝缘击穿，高压熔断器被熔断。
2)电压互感器二次负荷偏重，一、二次电流较大，使二次侧负载电流的总和超过额定值，造成PT内部绕组发热增加，尤其是在电压高于PT额定电压(6kV)情况下，PT内部发热更加严重;再者，该系统属于中性点非有效接地系统，故一次侧电压在运行中容易发生偏斜，当某相出现高电压时，该相PT更加容易发生热膨胀爆裂。 编号电压互感器型号现象备注 601VKI7.2C相爆裂，引起匝间短路更换为JDZX8-6型电压互感器后，投运不到两天时间，又发生B相爆裂，引起匝间短路 603VKI7.2A相爆裂，引起匝间短路 604VKI7.2A相爆裂，引起匝间短路 606VKI7.2A、C相爆裂，引起匝间短路 607VKI7.2A、C相爆裂，引起匝间短路 主要技术参数：变比600/根号3/100根号3/100/3，额定容量90/100VA，上海互感器厂 注：1)VKI7.2型电压互感器为引进型，国内相应的产品型号为JDZX8-6;6kVⅠ段至Ⅷ段各有一组(3台)变比为6000/3/100/3/100/3的互感器，2)工艺为树脂浇注式半绝缘，一次中性点的耐受为3kV(出厂值)。 3) 由于铁磁谐振而造成电压互感器被击穿，因为：被击穿的电压互感器所处的母线带的负荷呈感性的比较多，特别是Ⅲ、Ⅳ段，带有大容量的深井泵，在负荷分配上其感抗大于容抗，由于某种原因，而使系统电压波动(如深井泵频繁启停等)，使电路中电流和电压发生突变，可能导致电压互感器铁心迅速饱和、感抗减小，当感抗小于容抗时，将产生铁磁谐振，导致电压互感器激磁电流增大几十倍，而过电压幅值将达到近2.5Ue，甚至于达到3.5Ue以上，而且持续时间较长，电压互感器在这样大电压、大电流下运行，使本身的温度也迅速升高，导致损坏。根据上述的分析，为此组织QC小组对其原因进行分析，同时派人外出调研，
电力系统谐振原因及处理措施分析发布时间：2012-10-16 阅读次数：1883 次 一、概述 铁磁谐振是由铁心电感元件，如发电机、变压器、电压互感器、电抗器、消弧线圈等和和系统的电容元件，如输电线路、电容补偿器等形成共谐条件，激发持续的铁磁谐振，使系统产生谐振过电压。 电力系统的铁磁谐振可分二大类：一类是在66kV及以下中性点绝缘的电网中，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220kV(或110kV)变电站空载母线上，当用220kV、110kV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过程中，或切除(含保护整组传动联跳)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，即串联谐振，简单地讲就是由高压断路器电容与母线电压互感器的电感耦合产生谐振由于谐振波仅局限于变电站空载母线范围内，也称其为变电站空母线谐振。 二、铁磁谐振的现象 1、铁磁谐振的形式及象征 1)基波谐振：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 2)分次谐波：三相对地电压同时升高、低频变动 3)高次谐波：三相对地电压同时升高超过线电压 2、串联谐振的现象：线电压升高、表计摆动，电压互感器开口三角形电压超过100V 三、铁磁谐振产生的原因及其分析： 1、铁磁谐振产生的原因： 1)、有线路接地、断线、断路器非同期合闸等引起的系统冲击 2)、切、合空母线或系统扰动激发谐振 3)、系统在某种特殊运行方式下，参数匹配，达到了谐振条件 2、串联谐振产生的原因：进行刀闸操作时，断路器隔离开关与母线相连，引发断路器端口电容与母线上互感器耦合满足谐振条件 3、电力系统铁磁谐振产生的原因分析 电力系统是一个复杂的电力网络，在这个复杂的电力网络中，存在着很多电感及电容元件，尤其在不接地系统中，常常出现铁磁谐振现象，给设备的安全运行带来隐患，下面先从简单的铁磁谐振电路中对铁磁谐振原因进行分析。 3.1简单的铁磁谐振电路中谐振原因分析 在简单的R、C和铁铁芯电感L电路中，假设在正常运行条件下，其初始状态是感抗大于容抗，即ωL>(1/ωC)，此时不具备线性谐振条件，回 路保持稳定状态。但当电源电压有所升高时，或电感线圈中出现涌流时，就有可能使铁芯饱和，其感抗值减小，当ωL=(1/ωC)时，即满足了串联谐振条件，在电
谐振的几种类型 电力系统中的电容和电阻元件，一般可认为是线性参数。可是电感元件则不然。由于振荡回路中包含不同特性的电感元件，谐振将有三种不同的类型。 （1）、线性谐振 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，其铁芯中有气隙）和系统中的电容元件所组成。在正弦电源作用下，当系统自振频率与电源频率相等或接近时，可能产生线性谐振。 （2）、铁磁谐振 谐振回路由带铁芯的电感元件（如空载变压器、电压互感器）和系统中的电容元件组成。受铁芯饱和的影响，铁芯电感元件的电感参数是非线性的，这种含有非线性电感元件的回路，在满足一定谐振条件时，会产生铁磁谐振。 （3）、参数谐振 谐振回路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Xd-Xq 间周期变化）和系统电容元件（如空载线路）组成。当参数配合恰当时，通过电感的周期性变化，不断向谐振系统输送能量，将会造成参数谐振。 什么是谐振过电压 因系统的电感、电容参数配合不当，出现的各种持续时间很长的谐振现象及其电压升高，称为谐振过电压。常见的有线性谐振过电压、铁磁谐振过电压、参数谐振过电压等。 什么是操作过电压 因操作或故障引起的暂态电压升高，称为操作过电压，常见的有电弧接地过电压、空载变压器分闸过电压、空载线路分闸过电压、空载线路合闸过电压、解列过电压等。铁磁谐振的特点 （1）、产生铁磁谐振的必要条件是铁心电感的起始值和电感两端的等效电容组成的自振频率必须小于并接近于谐振频率。 （2）、回路参数平滑地变化时，谐振电压、电流会产生跃变。 （3）、谐振时产生反倾现象，即谐振后电感上的电压降由原来与电源电势相同变为相反，电容上的电压降由原来与电源电势反向变为同向。 （4）、谐振频率必须是由电源频率基波和它的简单分数倍分率或整数倍高频。 （5）、谐振后可自保持在一种稳定状态。 （6）、谐振一般在经受到足够强烈的扰动时外激产生，在一定条件下也可以自激产生。 配电网综合消谐措施的探讨 配电网中由于电磁式电压互感器（TV）饱和引起的铁磁谐振过电压时有发生。近年来，电网中应用了多种新型消谐装置，这些装置因作用机理不同而各有所长，也各有局限性，因此对这些新型消谐装置进行分析和优化配置，即采取综合 消谐措施以便达到最佳保护效果十分必要。 1常用消谐装置的特点 1.1 微机消谐装置 微机消谐装置也称二次消谐器，被安装在TV的开口三角绕组上。正常运行或者发生单相接地故障时装置不动作，而一旦判断电网发生铁磁谐振时，便会使正反并联在开口三角两端的2只晶闸管交替过零触发导通以限制和阻尼铁磁谐振，当谐振消除后晶闸管自行截止，必要时可以重复动作。装置起动消谐期间，晶闸管全导通，呈低阻态，电
铁磁谐振原理 文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]
（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）投入母线上的备用或所用。 （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 2008年1月9日13:47 来源： 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。
电磁式电压互感器铁磁谐振的原理及其消除措施 白瑞雪,高红杰,李亚峰 （西安供电局，陕西西安，710032） 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。HAROLD A. PETERSON建立了铁磁谐振的经典研究模型。本文阐述了谐振产生的机理，应用PETERSON铁磁谐振经典模型对电压互感器的各种防铁磁谐振措施的原理和其优缺点进行了分析，并对指出在设计中应注意的问题。 关键词铁磁谐振；消谐措施；消谐器；设计； Principle of Electromagnetism Type V oltage Transformer’s Ferro-resonance and Various Treatments to Eliminate Ferro-resonance BAI Ruixue, GAO Hongjie, LI Yafeng (Xi’an Power supply Bureau, Xi’an 710032, China) Abstract:E lectromagnetism Type V oltage Transformer’s ferro-resonance is common in non-effective earthing system. HAROLD A. PETERSON builds the classic model for researching ferro-resonance. This paper discusses the mechanism of resonance, and by using HAROLD’ model, analyses the merit and the fault of the various treatments of eliminating ferro-resonance, points out the key factors in design of eliminating ferro-resonance. Key words: Ferro-resonance; Treatments to eliminate ferro-resonance；Resonance eliminator; Design 0引言 在电力系统中引起电网过电压的原因很多，其中谐振过电压出现频繁，其危害性较大。过电压一旦发生，往往会造成电气设备的损坏甚至发生停电事故。尤其是在非有效接地系统中，由于电磁式电压互感器(下面简称TV)为非线性的电感元件，它与线路（母线）的对地电容会形成谐振回路，并在系统接地、开关合闸等激发条件下出现铁磁谐振，使得TV受到过电压和过电流的冲击。为防止铁磁谐振，常采取一些消谐措施。由于铁磁谐振现象的复杂性，各种措施均有其局限性。因此，有必要从系统发生谐振的原理出发，分析防止谐振的各种措施，明确其各自的适用范围和优缺点，减少在使用中的盲目性，对不同的情况采取有针对性的防谐振措施。 1铁磁谐振过电压产生机理
铁磁谐振发生后常常引起电压互感器（PT）烧毁、爆炸等恶性事故。原因是电力系统中有大量的储能元件，如电压互感器、变压器、电抗器等电感元件，电容器、线路对地电容、断路器的断口电容等电容元件。这些元件组成了许多串联或并联的振荡回路。在正常的稳定状态下运行时，不可能产生严重的的振荡。但当系统发生故障或由于某种原因电网参数发生了变化，就很可能发生谐振。例如在中性点非有效接地系统，其中一相断线接地，受电变压器和相间电容；电压互感器和线路对地电容；空载变压器和空载长架空线路电容所形成的振荡回路，都有可能发生谐振。谐振常常引起持续时间很长的过电压。电压互感器一类的电感元件在正常工作电压下，通常铁芯磁通密度不高，铁芯并不饱和，如在过电压下铁芯饱和了，电感会迅速降低，从而与电容产生谐振，也就是常说的铁磁谐振。铁磁谐振不仅可在基频（50HZ）下发生，也可在高频(170HZ)、低频(17HZ,25HZ)下发生。 正常运行时，电压互感器开口三角的电压（3U0）理论上是0V，在实际运行中一般也不会超过10V。当系统发生单相接地时，3U0将迅速升高，达到30到120V，形成过电压。当系统上电时，由于三相不同期等原因，会在电压互感器中产生很大的谐波电流，导致互感器内部铁芯饱和了，造成二次侧的波形发生畸变，当畸变足够大时，就形成了铁磁谐振。铁磁谐振产生的条件一般有：1、中性点非有效接地系统；2、
非线性电感元件和电容元件组成振荡回路。回路线性状态时的自振频率小于某此低频谐振频率，当铁芯饱和而电感减小时，回路自振频率增加，恰好等于某此低频谐振频率；3、振荡回路中的损耗足够小，所以谐振实际发生在系统空载或轻载时；4、电感的非线性要相当大；5、有激发作用时，即系统有某种过电压、电流的扰动，如跳、合闸，瞬间接地、瞬间短路等。 二次消谐原理：1、利用消谐装置实时监测PT开口三角电压，运用DFT算法计算出零序电压四种频率的电压分量。利用装置中压敏元件的电抗随谐波电压而变化，从而破坏PT铁磁谐振的产生条件。2、如压敏元件未能完全消除铁磁谐振，则瞬间启动大功率消谐元件予以消除。当谐振发生时，每隔一微小时间段启动一次大功率消谐元件，启动三次为一段，未能完全消除启动第二段，第三段。之后如故障依然存在，为了PT安全，不再启动大功率消谐元件，只用压敏元件予以实时在线消除。 动作判据：1、谐振判据：17HZ谐波电压≥17V，25HZ谐波电压≥25V,150HZ谐波电压≥33V. 2、接地判据：基波电压≥30V。 3、过压判据≥120V。
一起铁磁谐振引起的PT故障原因分析 发表时间：2016-12-19T14:03:54.613Z 来源：《电力设备》2016年第19期作者：刘宏领王维令张伟[导读] 结合一起铁磁谐振引起的PT故障事件，对铁磁谐振产生的原因、后果进行了深刻剖析。 （菏泽供电公司山东菏泽 274000）摘要：结合一起铁磁谐振引起的PT故障事件，对铁磁谐振产生的原因、后果进行了深刻剖析，提出了抑制铁磁谐振过电压的措施。 关键词：电磁式电压互感器；铁磁谐振；消谐 Abstract：Combined with the PT fault caused by ferromagnetic resonance，we analyze the causes，consequences of ferromagnetic resonance，and then we are proposed to suppress the ferromagnetic resonance over-voltage measures. Keywords：electromagnetic voltage transformer ferroresonance saturation elimination 0．引言 目前，我国电力系统变电站 10 ~35kV 母线上的电互感器绝大部分采用电磁式电压互感器，当电压互感器自身的感抗和系统对地电容达到一定的参数条件时，如架空线路对地间歇性电弧放电、系统电压不稳定等，就会发生铁磁谐振产生过电压和过电流，损坏设备造成事故。[1] 6～35kV 中性点不接地系统中，当母线空载或出线较少时，在运行时接地故障突然消除等原因的激发，会使电磁式电压互感器（以下简称 PT）过饱和，则可能产生铁磁谐振过电压。造成PT高压保险丝熔断，严重时会导致 PT 烧毁，继而引发其它事故。铁磁谐振过电压现象是导致电压互感器毁坏的主要原因之一，对电力系统的安全运行构成了极大的威胁，而电磁式互感器的非线性铁芯是产生谐振的根本原因。 1．故障前运行方式 图1 故障前运行方式 2013年10月21日16：04：48，某220kV变电站35kVII母差动保护出口动作，跳开300分段开关及302主变进线开关，龙北I线失电，负荷调至相邻110kV变电站龙北II线供电。故障前运行方式：#1、#2主变35kV侧分列运行，分别带35kVI、II段母线，35kVI段母线带#1站用变运行，II段母线带#2站用变、龙北I线运行。当天，检修试验人员进行了现场调查测试，查找故障原因。 2．现场检查及原因分析经现场检查，检修人员发现35kVII段PT爆裂，PT柜受损严重，母线室和电缆室间封板变形，后柜门和上封板受力打开，相邻#6出线柜和龙北I线柜电缆室侧柜门均有轻度变形。图2至图5为PT柜受损情况。 图2 内部线圈烧坏爆炸后的PT
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。