PT励磁特性分析

[ 互感器技术] 互感器励磁特性和伏安特性是怎么一回事什么是励磁特性励磁特性是在互感器二次侧励磁电流与所加电压的一种关系，实际上就是铁芯的磁化过程，所以也称为励磁特性，将这种特征按照一定要求绘制成曲线，就是励磁曲线，励磁特性通常也叫伏安特性，电压互感器励磁特性是把PT一次绕组末端出线端子接地其他绕组均开路的情况下，在二次绕组施加电压U，测量出相应的励磁电流I，U和I之间的关系就是电压互感器励磁特性。

以U为横坐标I为纵坐标做出的曲线就是电压互感器励磁特性曲线。

0806D什么是伏安特性在电学中伏就是电压，安就是电流，伏安特性就是电流与电压的特性，也叫做关系，伏安特性曲线图常用纵坐标表示电流I、横坐标表示电压U，以此画出的I-U图像叫做导体的伏安特性曲线图，伏安特性曲线是针对导体的，也就是耗电元件，用来研究导体电阻的变化规律，这种在实际应用中还是比较多的，只是我们可能有时候没注意到，比如我们在电流互感器二次端施加电压用来测量它的曲线关系，这种就是典型的测量伏安特性，下面我们看下测量过程。

测量过程测量CT伏安特性时，电流互感器一次侧开路，二次侧施加一定大小的电压信号，观察磁通饱和情况，观察U（电压）与I （电流）的曲线关系，最传统的测量方法使用串并联电压表进行比对、计算，随着技术的进步，目前是采用伏安特性测试仪进行测量，自动调压，自动计算，测量准，效率高。

为什么要测量伏安特性测量伏安特性或者励磁忒性的主要目的是检查互感器的铁芯质量，通过鉴别磁化曲线的饱和程度，计算5%，10%误差曲线，并用以判断互感器的二次绕组有无匝间短路情况。

相关注意事项一般的电流互感器电流加到额定值时，电压已达400V以上，单用调压器无法升到试验电压，所以还必须再接一个升压PT读取电压。

变压器标准P 级电流互感器励磁特性曲线的计算与控制肖耀荣（传奇电气（沈阳）有限公司，辽宁沈阳110135）摘要：阐述了国家标准关于P 级电流互感器励磁特性的有关规定，对两种励磁特性计算和试验方法的异同作出了说明，并提出了控制励磁特性的合理原则。

关键词：电流互感器；励磁特性；感应电势中图分类号：TM401+.1文献标识码：B文章编号：1001－8425（2009）07－0011－041前言国家标准GB1208—2006《电流互感器》发布以后，关于P 级互感器励磁特性的计算与控制，制造部门和使用部门有不同的理解。

本文中笔者就怎样理解二次极限感应电势的定义与间接法试验复合误差时所加二次电压的关系、励磁特性的计算方法以及控制数据的确定等问题提出一些看法和建议，希望大家予以关注。

2国家标准对励磁特性的有关规定国家标准GB1208—2006《电流互感器》对P 级电流互感器的二次极限感应电势的定义为：准确限值系数、额定二次电流以及额定负荷与二次绕组阻抗的矢量和三者的乘积。

按此定义写出数学式如下：E a1f ＝K a1f I 2n (r 2＋R b )2＋(x 2＋X b )2姨（1）式中E a1f ———二次极限感应电势，V K a1f ———准确限值系数I 2n ———额定二次电流，A r 2、x 2———二次绕组电阻、电抗，ΩR b 、X b ———二次负荷电阻、电抗，Ω式（1）是计算额定准确限值一次电流下的复合误差时，二次感应电势的计算公式。

算出此电势后即可求得与此相对应的磁密和励磁电流，进而计算复合误差。

在这里将此磁密称为标称磁密B alf ，励磁电流称为“标称”励磁电流I 0alf 。

实际上，互感器的励磁电流是一次电流的一部分，实际二次电流I 2小于其标称值K alf I 2n 。

若不计相位差，并将一次励磁电流折算到二次侧，则一次励磁时的二次感应电势为：E 2＝I 2(r 2＋R b )2＋(x 2＋X b )2姨＝(K a1f I 2n －I 01)(r 2＋R b )2＋(x 2＋X b )2姨（2）与电势E 2对应的磁密B 称为实际磁密。

电磁式PT所致铁磁谐振过电压分析及抑制作者：叶玮来源：《科技资讯》2016年第28期摘要：在中压不接地中性供电系统中，电磁式PT容易发生故障，对电力系统产生一定的影响，而这种不良影响会带来较大的安全隐患，因而该文通过分析电磁式PT所致铁磁谐振现象产生的原因，在此基础上提出相应的抑制措施。

关键词：电磁式PT 铁磁谐振分析抑制中图分类号：TM86 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）10（a）-0037-02电压互感器（Positive Transformer，PT）是一次绕组接为星型、中性点直接接地的用于监测变电站对地电压的装置。

在互感器中，铁磁元件是在中性点不接地系统中产生谐振的核心元件。

在一般情况下，PT有很大的励磁感抗，系统不会发生谐振。

但当外界干扰的作用下，其励磁电感下降并引起铁磁谐振可能产生高达电压数倍的过电压，引起安全事故，造成系统瓦解，甚至造成人员伤亡。

1 铁磁谐振的分类以及危害1.1 铁磁谐振分类谐振过电压的幅值、持续时间等因素会直接决定它所产生的危害。

而谐振过电压的幅值可以根据频率的差异来体现。

根据谐振波的频率差异，可将其分为频率为50 Hz的基频谐振、频率为工频的1/2、1/3、1/4等的分频谐振及频率为工频的3、5、7倍等的高频谐振这3种类型，而在这3种类型中最为常见的是50 Hz的基频谐振和25 Hz的分频谐振，频率为150 Hz的高频谐振。

而且不同谐波的谐振区域不同，可以根据谐振区域的不同来评估谐振波带来的危害，图1分别列举了3种不同谐振频率的谐振区域。

1.2 铁磁谐振危害铁磁谐振有可能会引起高达数倍的过电压，破坏电气绝缘或引起避雷器爆炸；由过电压引起远高于额定电流的过电流，使得线圈的温度升高，从而对电压互感器的熔丝产生一定的威胁；由于过电压可能会高出额定电压数倍，很容易造成电磁式电压互感器的损毁。

2 PT铁磁谐振基本原理2.1 谐振回路由于系统导线所产生的电阻要相较于PT的励磁电阻小得多，因而其电阻可以近似看作于零，忽略不计。

励磁系统PT断线判据分析探讨摘要：本文通过对一起机组运行过程中，机端PT一次熔断器熔断导致励磁系统误增磁，最终造成发电机过激磁保护动作的非停事故进行分析。

针对励磁系统PT 断线逻辑判据存在问题，提出PT断线逻辑改进技术方案。

通过建模分析及现场试验验证PT断线逻辑改进后的合理性和效果。

关键词：PT断线；励磁调节器；误增磁前言：某热电厂1号机组装机容量为300MW，其励磁系统为北京四方吉思电气有限公司生产的GEC-313性自并励式励磁系统，调节器PT断线限制逻辑为比较三相PT二次电压差达到12.5%的额定电压后，调节器发“PT断线报警”切换A、B通道，同时停止进行发电机增磁调节。

在一起机组启动过程中，由于发电机机端PT一次保险发生单相慢融时，励磁系统未能正确判断“PT断线”，错误进行增磁导致发电机机端电压逐步上升，最终导致发变组过激磁保护动作。

为完善此逻辑，在现场数据分析的基础上，通过建模仿真试验分析PT保险慢熔对PT二次电压采样的影响、提出有针对性的逻辑完善方式，利用仿真试验、现场静调，动态试验反复验证，最终得出比较完善PT断线逻辑判断方式。

事件简要说明2015年4月26日22点37分，1号发电机组运行中跳闸，主汽门关闭，厂用电切换正常，灭磁开关联跳正常，发变组出口201开关跳闸。

经查明1#发电机反时限过激磁保护动作起因是1#发电机TV1 C相高压保险慢熔断，致使调节器机端C相二次电压采样值缓慢降低，GEC-300调节器“PT断线”不能正确判断动作，调节器自动上调机端电压从1.0375p.u.至1.0725p.u.，误增磁3.5%（详见下图1-1）同时发变组过激磁保护采样有6%的偏差，此保护提前动作停机。

GEC-300调节器在TV1 C相一次保险缓慢熔断过程中，“PT断线”不能正确动作，停止误增磁是本次保护误动的主要诱因，说明完善PT断线逻辑判断方式避免类似事故，变得极为迫切。

1、发电机端PT 一次保险缓慢熔断现象及电压降落分析发电机端PT 一次保险熔体开断过载具备限（I2t）特性，当化电流较小仅略高于熔丝最小熔断电流时弧前电流加热时间很长，称之为缓慢熔断现象。

同步机功率极限运行图运行状态的应用研究广西电力职业技术学院王亚忠530007摘要：根据发电机的参考方向、等值电路和电势方程式和相量图，结合同步电机运行时的限制条件画出了全平面的同步电机允许的运行区域（全平面P—Q图），根据P—Q图的四个象限和两个坐标的特点给出了发电机进相、迟相、过励磁、欠励磁；电动机进相、迟相、过励磁、欠励磁；调相机过励磁、欠励磁等工况的严格定义，并对同步发电机运行中调节有功和调节无功的相互影响进行了分析。

关键词：同步电机、发电机惯例、电动机惯例、四个限制条件、全平面P、Q图、进相、迟相、同相、欠励磁、过励磁、有功分量、无功分量1、同步电机全平面P—Q图的形成1.1 参考方向、等值电路和电压程式如图1所示，取同步电机的U 、I 参考方向为发电机参考方向（发电机惯例）图1中，oE 为同步电机的空载电势，不计磁路饱和时，ad f o I E χ=，f I 为转子励磁电流，ad χ为电机的纵轴电枢反应电抗，上式说明同步电机的空载电势与励磁电流f I 成正比。

图中的t χ为同步电机的等效同步电抗，隐极机q d t χχχ==，凸极机θχθχχ2222sin cos q d t +=（θ为I （或aF ）与d 轴的夹角，此式笔者已在另一篇论文中作了证明。

根据图1(b)和基尔霍夫回路电压定律0=∑U ，可写出同步电机的电压方程式：I j U E to ⋅+=χ (1)1.2 P —Q 图的引出设同步发电机带感性负荷，可作出其电压相量图如图2所示。

图2中，ϕ为U 与I 的夹角，即功率因数角i u ϕϕϕ-=。

δ为oE 与U 的夹角，即功角u EO ϕϕδ-=。

向量o '即为U ，向量I j t χ=，其大小与定子电流I 成正比，若视oa 为电流I ，即相当于I 向前旋转了90°，作线段o '⊥，则按发电机的参考方向来看，U应在线段上，从图中也可很方便的证明ϕ='∠=∠b o o aop 。

电磁式电压互感器励磁特性测量相关要求根据国网公司十八项重大电网反事故措施（修订版）、电气装置安装工程电气设备交接试验标准及省公司有关规定，对电磁式电压互感器励磁特性测量明确要求如下：1、对于新投的电压互感器，交接时必须测量励磁特性，要求拐点电压大于1.9 Um/3，拐点电压下的励磁电流应小于1 A，三相励磁电流差不应超过30%。

2、对于已投运的电压互感器，应在停电时复测励磁特性数据并存档保存；对拐点电压低于1.5 Um/3时，应争取进行更换处理；对拐点电压高于1.5 Um/3且低于1.9 Um/3时，可通过安装相应消谐装置来减少或抑制谐振过电压；对拐点电压高于1.9 Um/3时，在未发生过高压熔丝熔断或互感器损坏情况下，可暂时不安装消谐装置。

3、测量时，不同的电压等级的测量点具体要求如下：1）10kV PT励磁特性测量点应至少包括0.2U、0.5U、0.8U、1.0U、1.2U、1.5U、1.9U、2.07U、2.28U等9个点，（其中U为二次绕组标称电压，下同）格式如下：测量点0.2U 0.5U 0.8U 1.0U 1.2U 1.5U 1.9U 2.07U 2.28U U(V)I(A)2）35kV PT励磁特性测量点应至少包括0.2Un、0.5Un、0.8Un、1.0Un、1.2Un、1.5Un、1.9Un、2.0Un、2.20Un等9个点测量点0.2U 0.5U 0.8U 1.0U 1.2U 1.5U 1.9U 2.0U 2.20U U(V)I(A)3）110、220kV PT励磁特性测量点应至少包括0.2Un、0.5Un、0.8Un、1.0Un、1.2Un、1.5Un、1.56Un、1.72Un等8个点测量点0.2U 0.5U 0.8U 1.0U 1.2U 1.5U 1.56U 1.72U U(V)I(A)4、第2条要求对交接、例行及诊断性试验均适用。

如现场测量时因仪器容量、设备制造工艺等原因无法达到最高测量电压，应按第2条要求的测量顺序逐点测量，至所能测量的最高点后，再将电压降低10%，测量所对应的电流值，以判断是否已出现拐点。

PT送电发生过谐振及PT一次侧加装消谐器后三相电压不平衡的原因分析一、谐振现象在*****投运氧化铝中心配电室10kv系统时，当投运第一段母线送电后，发现二次侧的电压值很不平衡，且开口三角也出现高电压，而且瞬间B相电压为零，有虚幻接地现象。

停电对母线及PT进行检查没有发现问题，对PT一次熔断器进行检测，发现B相熔断器熔断。

更换一只熔断器后，恢复送电条件，再试一次，给一段母线送电后还继续有三相电压不平衡，开口电压过高，而且还是有虚幻接地、烧断熔断器现象。

后来研究决定在PT的开口三角二次出口处加装一个白炽灯泡来消除开口电压，准备就绪后开始投运，白炽灯亮瞬间很亮然后就熄灭了，检查电压发现电压还是不平衡，有一相PT熔断器熔断了。

再次停电换上熔断器，决定带上几台变压器再投一次，当准备好了再投时发现以上现象还是存在。

二、原因分析经测试分析，这种现象是系统中偶然发生的铁磁谐振现象。

当供电线路各相对地电容形成的容抗与线路上所接入的PT各相的综合感抗数值相近或相等时就会发生铁磁谐振现象。

因为在10kV母线段试送电时并没有投入其他供电回路，母线本身只有几十米长，所以每相对地的电容Co值很小，即各相的容抗Xc较大。

单相PT的各相的感抗Xl也较大，两者数值接近。

出现各相电压不平衡，而且每次投入时电压数值又不断变化的原因是，由于各相母线对地的位置相对不同，所以各相对地电容的大小有差异，所以引起的各相谐振程度就不一样，故烧坏熔断器或PT的哪一相就无法确定了。

当采用白炽灯泡时，由于谐振经常在单相接地消失后产生，白炽灯泡因发热而使其电阻显著增大，所以此时不起消谐作用。

三、解决铁磁谐振的方法经过部门的分析讨论，根据现场的实际情况是已经在PT二次开口三角加装微机消谐装置，其原理是当判断为系统存在工频位移过电压或铁磁谐振过电压后，消谐装置就会启动程序，发出高频脉冲，使反并在开口三角绕组两端的晶闸管交替零触发导通，将开口绕组短接，使PT饱和电压消除。