电压互感器铁磁谐振实验

浅析电压互感器铁磁谐振解决方案电压互感器是一种用于测量电气系统中电压的传感器。

它通过感应电气系统中的电压变化，将其转化为标准化的电压信号输出。

在电力系统中，电压互感器的准确性和稳定性对系统的安全运行至关重要。

由于铁磁谐振现象的存在，电压互感器在一定工况下可能会出现误差，严重影响系统的稳定性和可靠性。

针对电压互感器铁磁谐振现象的解决方案备受关注。

针对电压互感器铁磁谐振现象，目前主要的解决方案包括使用无铁芯电压互感器、改进铁芯结构和铁芯质量、优化接线方式和增加补偿电路等措施。

下面将对这些解决方案进行浅析，以期为电力系统工程师提供一些参考。

首先是使用无铁芯电压互感器。

无铁芯电压互感器是一种新型的电压测量装置，其工作原理是利用电磁感应原理，在外加电场作用下，在电容绝缘介质内产生电荷分布，从而实现电场分布与电场强度成正比的效果，不需要铁芯来产生磁通量，因此不会受到铁磁谐振现象的影响。

使用无铁芯电压互感器可以有效解决铁磁谐振问题，提高系统的可靠性。

其次是改进铁芯结构和铁芯质量。

铁芯是电压互感器的主要组成部分，其性能直接影响电压互感器的工作稳定性和可靠性。

通过改进铁芯的结构和制造工艺，可以降低铁芯在铁磁谐振频率点上的磁滞和涡流损耗，从而降低铁磁谐振的影响。

提高铁芯的材料质量和磁导率，也可以有效改善电压互感器的性能，减少铁磁谐振带来的影响。

另外一个解决方案是优化接线方式和增加补偿电路。

在实际的电力系统中，电压互感器的接线方式和周围环境会对其性能产生一定的影响。

通过优化电压互感器的接线方式，可以减少外界电磁干扰，提高电压互感器的抗干扰能力，从而降低铁磁谐振的影响。

增加补偿电路也是一种常见的解决方案，可以通过在电压互感器中引入补偿电路，来调节电压互感器的输入和输出特性，降低铁磁谐振的影响。

针对电压互感器铁磁谐振现象的解决方案有很多种，每种方案都有其适用的场景和特点。

在实际的电力系统工程中，需要根据具体的工程要求和环境条件来选择合适的解决方案，以保证电压互感器的稳定性和可靠性。

浅析电压互感器铁磁谐振解决方案电压互感器（VT）是一种用于测量高压输电线路中电压的重要设备。

在特定情况下，VT可能会遇到铁磁谐振问题，导致测量误差和设备损坏。

为了解决这个问题，需要采取一些合适的解决方案。

了解什么是铁磁谐振。

铁磁谐振是指当VT的主磁路中的铁磁材料与外界所产生的磁场频率匹配时，就会出现共振现象。

这种共振会导致磁通放大，导致VT的工作点偏离设计值，进而引起测量误差和设备故障。

要解决这个问题，可以采取以下几种方案：1. 优化VT的设计：通过改变磁路结构和参数，可以提高VT的抗谐振能力。

可以通过增加磁路的漏抗来提高VT的谐振频率，从而减小谐振现象的发生。

2. 使用补偿电抗：在VT的主磁路中串联一个补偿电抗，可以有效地滤除谐振分量。

补偿电抗的参数需要根据实际情况进行调整，以实现最佳的抑制效果。

3. 采用变压器绕组的谐振抑制方法：在VT的绕组中增加谐振抑制绕组，可以有效地降低谐振现象的发生。

谐振抑制绕组的匝数和参数需要根据实际谐振频率进行合理设计。

4. 使用谐振抑制电路：可以在VT的输入端或输出端增加一个谐振抑制电路，通过调整电路参数，阻断谐振频率的传播路径，从而消除或减小谐振现象的影响。

需要强调的是，虽然上述方案可以有效地降低铁磁谐振问题的发生，但并不能彻底消除谐振现象。

在实际应用中，还需要根据具体情况进行综合考虑，并采取多种措施综合应对。

电压互感器铁磁谐振是一个普遍存在的技术难题，需要通过合理的设计和优化来解决。

通过优化VT结构设计、使用补偿电抗、增加谐振抑制绕组以及采用谐振抑制电路等方式，可以有效地降低谐振现象的发生，提高VT的抗干扰能力，确保其稳定和准确地进行电压测量。

浅析电压互感器铁磁谐振解决方案电压互感器是变压器的一种，用于测量高压电网上的电压，是保护设备中的重要组成部分。

在实际应用中，电压互感器的铁磁谐振问题一直是困扰电力行业的一个难题。

铁磁谐振是由于电压互感器铁芯在高电压下的变压器操作中出现的一种现象。

本文将对电压互感器铁磁谐振问题进行浅析，并提出一些解决方案。

铁磁谐振是由于电压互感器铁芯在高电压下工作时，其磁化特性和线圈特性之间的非线性作用引起的。

当电压互感器处于高压状态时，铁芯中的磁通量会出现非线性变化，导致铁芯和线圈之间发生磁谐振，引起电压互感器的工作不稳定，影响保护系统的可靠性。

铁磁谐振不仅会导致电压互感器输出信号的失真，还会对保护装置产生误动作，给电网带来安全隐患。

针对电压互感器铁磁谐振问题，我们可以采取以下解决方案来进行处理：1. 优化设计铁芯结构：通过优化设计电压互感器的铁芯结构，可以减少铁芯的非线性特性，降低铁磁谐振的发生概率。

可以采用高磁导率且具有低磁滞特性的材料来制作铁芯，减少铁芯的磁滞损耗，提高铁芯的工作稳定性。

2. 采用谐振阻尼器：在电压互感器中加入谐振阻尼器可以有效地抑制铁磁谐振现象的发生。

谐振阻尼器可以通过改变电路参数来调节线圈的谐振频率，使其与铁芯的谐振频率不一致，从而避免谐振现象的发生。

3. 控制电路技术：通过采用先进的控制电路技术，可以对电压互感器的输出信号进行有效地滤波和校正，使其满足保护装置的要求，提高保护系统的可靠性。

4. 加强监测和维护：加强对电压互感器的监测和维护工作，及时发现和解决铁磁谐振问题，可以有效地提高电压互感器的工作性能和可靠性。

电压互感器铁磁谐振问题一直是电力行业的一个难题，需要通过优化设计铁芯结构、采用谐振阻尼器、控制电路技术和加强监测维护等多种手段来进行解决。

只有通过不断的技术创新和改进，才能提高电压互感器的工作稳定性和可靠性，保障电网的安全运行。

电磁式电压互感器的铁磁谐振#1电磁式电压互感器的铁磁谐振作者：中山市泰峰电气有限公司徐世超来源：输配电产品应用变压器及仪器仪表卷总第80期摘要：电磁式电压互感器和电容式电压互感器都能满足对电网的计量和保护作用。

从性价比分折此两种互感器的优劣，提出呈容性SF6绝缘电磁式电压互感器为高压电压互感器的最佳选择，呈容性树脂绝缘电磁式电压互感器为中压电压互感器的最佳选择之一。

关键词：电磁式电容式电压互感器电磁谐振呈容性的电磁式电压互感器1电磁式电压互感器（以下简称PT）1.1原理一次、二次线圈通过铁芯电磁感应，将高电压变换成标准低电压（100；100/3；V），供计量及保护用。

PT入端阻抗为电抗（感抗性质）。

电网的所有元件中，入端阻抗为容抗（XC）性质的有：输电线对地电容；耦合电容器；断路器断口的并联电容及电容式电压互感器（以下简称CVT）。

入端阻抗为感抗（XL）性质的有：PT、变压器及电抗器。

当电网正常操作（断路器投切）出现的操作过电压或大气过电压时，电网会因铁磁谐振（电网中容抗与感抗相等）而烧毁电网的某些元件（例：PT）。

由于变压器和电抗器在工作电压及过电压时其产品处于铁芯饱和状态，产品的入端阻抗值基本不变，而PT在电网电压改变时自身的感抗值可能会与电网的容抗值相等发生铁磁谐振烧毁PT。

所以，在电网中所有的元件中，仅要求PT应避免铁磁谐振的发生。

1.2结构按电压等级不同，主绝缘介质为：油纸绝缘；SF6气体绝缘；环氧树脂绝缘。

1.3特点PT准确度不受外界因素（环境及运行温度、电源频率、环境污染）的影响，其误差值是稳定的；一次与二次变换是瞬间发生的，无暂态响应问题（PT为电抗元件，不是储能元件）；存在铁磁谐振问题（PT的入端阻抗可能会因电网过电压使其与电网容抗相等）可能烧坏PT。

2电容式电压互感器2.1原理电网的一次高电压经电容分压器抽取较低电压值（例：15~20kV)，其等值阻抗为容抗（XC）性质，与电磁单元（中间变压器和补偿电抗器）的阻抗为感抗性质（XL）相等。

基于电磁式电压互感器的铁磁谐振探讨摘要：变电站的10kV、35kV电压互感器基本为电磁式电压互感器，该互感器的固有缺陷就是会与线路的对地电容等发生铁磁谐振，导致互感器高压熔丝熔断，甚至设备烧毁。

基于此，本文就针对电磁式电压互感器的铁磁谐振进行探讨，仅供参考。

关键词：电磁式；电压互感器；铁磁；谐振1铁磁谐振的原理1.1串联谐振电力系统的谐振根据电路分为串联谐振和并联谐振。

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，发生铁磁谐振现象。

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其谐振条件时该谐振才可能被消除。

1.2并联谐振与串联谐振一样，当并联回路中的感抗和容抗满足ωL＝1／ωC时，就会发生并联谐振。

并联谐振的阻抗趋近于无穷大，此时，只要谐波源有很小的电流就会在互感器两端产生无穷大的电压，并联的电容与电感回路就会产生无穷大的电流，这种环流会大大超过谐波源注入的电流，严重威胁到互感器一次侧的绝缘和保险丝。

因此，并联谐振的危害比串联谐振的危害大得多。

2铁磁谐振过电压的产生在35kV及以下中性点不接地电网中，为了监视三相对地电压，电磁式电压互感器通常接在变电站的母线上。

其初级线圈接成星形，中性点直接接地。

其等值电路如图1所示。

其中：C0为对地电容；L1、L2、L3为电压互感器每相对地的励磁电感；电磁式电压互感器为三相五柱式或三个单相电压互感器构成。

对于这种电磁式电压互感器，当通过铁心线圈的电流较小时，可以认为通过铁芯的磁链φ和I成正比。

反映这一比值的励磁电感L＝φ／I基本不变，为一个固定常数，这时励磁电感L可看成是线性电感。

当通过线圈中的电流I增大到超过某一数值时，铁芯中的磁链φ不再继续随电流的I线性增大，铁芯开始饱和，φ和I的关系呈现非线性。

如果发生的是分频谐振，其特征是过电压并不高，但流 过电压互感器绕组的电流很大， 可达额定电流的几十倍，所 以常常使电压互感器因过热而爆炸烧毁。
某 县 的 两 座 35 kV 变 电 站 10 kV 电 压 互 感 器 最 初 选 用 JSW-10 型，都曾出现因铁磁谐振烧毁互感器情况，因谐振使 电压互感器一次保险熔断现象时有发生。 如果是电压互感器 一次保险熔断还能及时更换，对供电不会有太大影响。 但是， 对 于 上 世 纪 90 年 代 初 建 设 的 这 些 小 型 35 kV 站 ，10 kV 母 线是单母线不分段，只装有一组电压互感器，物资部门很少 有备件，如果出现烧毁互感器情况，将不能及时更换，其后果 一是影响表计和 10 kV 母线电压的监视，二是交流系统失去 绝缘监察，当系统出现单相接地时不能及时报警发信号。
四、铁磁谐振预防与消谐
产生谐振的原因是某些激发因素使电压互感器铁芯饱 和， 感抗由大变小 或 是 电 网 的 电 容 参 数 变 化 使 XL=XCO 而 产 生谐振。 因而防止谐振就是防止铁芯饱和，尽量避免产生激 发因素。
一是选用励磁特性不易饱和的、绝缘性能较高的电压互 感器，或是在互感器一次的中性点串接消谐装置。 某县两座 变电站就是在互感器一次的中性点串接消谐装置，解决了谐 振过电压、间歇性弧光接地而烧毁电压互感器的问题。 二是 加强运行维护，改善开关的同期性，尽量减少瞬间接地故障， 即减少谐振的激发因素。 三是电压互感器开口三角串电阻安 装 WNXⅢ-10(60)型 微 电 脑 消 谐 装 置 ，某 县 8 座 35 kV 站 装 上后，运行效果比较好，该装置不仅能消除谐振，还能记录谐 振类型、时间。 只是要注意消谐器安装点距互感器较远时，要 保证连接二者的二次回路电阻不能大于 3Ω。 四是操作中注 意监视母线电压，如电压过高则立即改变运行方式，投入或 切除线路或设备，实质上就是改变 XCO/XL 值，消除谐振。 五是 给母线充电前先切除母线所带电压互感器， 充电后再投入， 停母线时也先切除电压互感器，再拉开开关。 或者给母线充 电时采用线路及母线一并充电的方式。 六是采用电容式电压 互感器，由于其对地呈现容性，从根本上失去了谐振的基础， 从而防止铁磁谐振的发生。

ｔ ｒ ｖ ｎ ｈ ｃ ｕ ｅ ｃ ｆｓｍｉａ ｅｅ ｔ ｈ ｉ ｐ ｒａ ｓ ｋ ｓｓ ｍｅ ｃ ｍｍｅ ｔ ． ｏ ｐ ｅ ｅ ｔｔ ｅ ｏ ｃ ｒ ｎ ｅ ｏ ｉ ｌｒ ｄ ｆ ｃｓ，ｔ ｓｐａ ｅ ｌｏ ｍａ ｅ ｏ ｏ ｎ ｓ
Ｋ ｅ ｏ ｄｓ：ｆｒｏ ｇ ｅ ｉ ｙ ｏ ｙ；ｈ ｏ ｉｓ ａ ｌ ｓｓ； ｌｍ ｉａ ｅ ｓ ｎ ｏ ｙ ｙｗ ｒ ｅ ｍａ ｎ ｔｃ ｓ ｎｔｎ ｔ ｅ ｒｅ ｎａｙ ｉ ｅｉ ｎ ｔ ｙ ｔｎ
第十三卷 第 三期 安徽电气工程职业技 术学院学报 Ｖ １１ Ｎ ． Ｊ Ｒ ＡＬ０ Ｎ Ｉ Ｌ Ｃ Ｒ Ｃ ＬＥ ＧＮＥ Ｒ Ｎ ＲＯ Ｅ ＳＯ ＡＬＴ Ｃ Ｎ Ｑ Ｅ Ｃ Ｌ Ｇ ０．３． ０３ ＯＵ Ｎ ＦＡ ＨＵ Ｅ Ｔ Ｉ Ａ Ｎ Ｉ Ｅ Ｉ Ｇ Ｐ Ｆ ＳＩ Ｎ Ｅ Ｈ Ｉ Ｕ ＯＬ Ｅ Ｅ Ｅ
行 的 ２０ Ｖ国姬 ２２ ＃ 相 线 路 耦 容 充 油 箱 体 仅 为 ４ ％ 。参 ２ｋ ７６ Ａ ０
照周 围 环境 温 度 ３ ￣ 同时 伴 有 明显 异 常 的 “ 嗡 ” ， 认 ４Ｃ和 嗡 声 确 ２ ２＃ ７ ５ Ａ相线 路耦 容发 生铁 磁谐 振 缺 陷 ］ 。见 图 １ 。
作者简介 ： 杜永 平（ ９２一） 男 ， １６ ， 华北 电力大学在职研 究生 ， 高级 工程 师 ， 现任宿 州供 电公 司总工程师 ， 主要从 事 电
力安 全 生 产 与 技 术 管理 工作 。
曹新 义（ ９４一） 男， １６ ， 工程 师， 现任宿州供 电公 司修试所 主任 ， 主要从 事变电设备检修 管理 工作 。 李友忠 （９ ３一） 男， １６ ， 高级技 师 ， 安徽省 电力公 司首席技 师 ， 现任宿 州供 电公 司修 试所技术 员， 主要 从事

ＤＡＩＸｉ ｎ ｂｎ ａ —ｉ
（ ｈｎａ ｇＩｓｔｔ ｏ ｎｉｅｒ ｇＳ ｅｙｎ １ １６ Ｃ ｉａ Ｓ ｅｙｎ ｔｕｅ ｆ ｇｎｅｉ ，ｈｎａｇ１０ ３ ， ｈｎ ） ｎｉ Ｅ ｎ
Ａｂｓ ｒ ｃ ： ｙａ ａｙ ｉｇ ｔｅ ｆｒ ｍａ ｎ ｔ ｅｏ ａ ｃ ｎ ａｍ ｆａ ｌｃｒｍａ ｎ ｔ ｏｔｇ ｒ ｓ ｒ ｒ ｔｅｒｌｔ ｎ ｔ ａ ｔ Ｂ ｎ ｌｚ ｈ ｅｒ ｇ ｅｉ ｒｓ ｎ ｎ ｅ ａ ｄ ｈ ｒ ｏ ｎ ｅｅ ｔ ｎ ｏ ｃ ｏ ｇ ｅｉ ｖ ｌ ｅ ｔ ｆ ｍｅ ，ｈ ｅａｉ ｓ ｃ ａ ｎ ａ ｏ ｏ
产生铁 磁 谐振 ：
谐振条件 ； 快速消耗谐振能量 ， 降低谐振过 电压 、 电 过 流 的倍 数 ； 合理地 分配 有功 负荷 ， 般在 轻载 或空 载条 一 件 下 易发生谐 振 。在 电力 系统 实 际应 用 中 ， 采 用 Ｊ 常
下 述消谐 措施 ：
（） １ 电压互感 器一 次绕 组 中性 点 经 消 谐 电阻 接地 消谐 。在 单相 接 地 故 障 消失 后 ， 消谐 电 阻 限 制 Ｔ Ｖ一 次绕 组 中的励 磁 电流 大 小 ， 免 Ｔ 铁 芯 过 饱 和 使 其 避 Ｖ 电抗下 降 ， 成谐 振 电路 。消谐 电阻越大 ， 形 消谐 效果 越 好 ， 一般 为几 千 欧到几 万 欧不 等 。但是 ， 其 消谐 电阻 太 大时 ， 也会产生 负 面影 响 。如 ： 消谐 电阻越 大 电压降 也
ｂ ｔｅｎｔ ｌ ｔ ｍａｎｔ ｅｏ ａ ｃ ｘｉｎ ｏ ｄ ｃ ｏ ｎ ｓ ｅｏ ａ ｃ ｐ ｓａｅｅｐ ｕ ｄｄ Ｔ ｅｓｓ ｍ ｔ ｎｌ－ ｅ ｅ ｅｅ ｃｒ ｇ ｅ ｃｒｓｎｎ ｅｅｃｔ ｇｃｎ ｕ ｔ ｎａ ｄｉ ‘ ｓｎ ｎｅｔ ｅ ｒ ｘ ｏｎ ｅ ． ｈ ｔ ａ ｃａａ ｗ ｈ ｅ ｏ ｉ ｉ ｉ ｔｒ ｙ ｙｅ ｉ ｙ

电压互感器的铁磁谐振
发生谐振时，互感器的两相或三相绕组电压同时升高，即各相导线的
对地电压发生变动；另一方面，电源变压器的绕组电势维持不变，它
由发电机的正序电势决定。

因此，在整个电网中，对地电压的变动表
现为电源变压器中性点O发生位移。

由于这一原因，这种过电压现象又称电网中性点的位移现象。

图1 带互感器的谐振回路中性点的位移电压也就是电网的对地零序电压，它被全部反映至互感器的开口三角绕组，引起虚幻接地信号，造成值班人员的错觉。

既然谐振过电压现象是在零序网络中产生的，而线电压又维持不变，因此可以判断：导线的相间电容、改善功率因数的电容器组、电网内的电动机和变压器及其有功、无功负荷的变化对于谐振过程不起任何作用，因此这些参数不体现在PT谐振回路的等效网络中。

在中性点直接接地电网中，因中性点“O”直接接地，则互感器绕组分别与各相电源电势连接在一起，电网内的各点电位被固定，串联谐振回路也就不成立。

因此，这种过电压不会发生在中性点直接接地的电网中。

在中性点经消弧线圈接地的电网中，消弧线圈的电感要远小于互感器的励磁电感，回路的零序自振频率将决定于3L （消弧线圈的电感）和C0（导线和母线等的对地电容），互感器引起的谐振过电压也不会发生在中性点经消弧线圈接地的电网中。

但是，在中性点直接接地或经消弧线圈接地的电网中，由于不适当的操作或倒闸操作过程中形成局部不接地系统时，也可能发生铁磁谐振过电压。

因此，在220kV及以下的所在电网中都曾发生过这种铁磁谐振过电压。

第32卷增刊2 电网技术 V ol. 32 Supplement 22008年12月 Power System Technology Dec. 2008文章编号：1000-3673（2008）S2-0311-03 中图分类号：TM64 文献标志码：A 学科代码：470·4051电压互感器铁磁谐振分析梅成林，张超树（广东省电力工业局试验研究所，广东省广州市 510600）Analysis of Voltage Transformer FerroresonanceMEI Cheng-lin，ZHANG Chao-shu（Guangdong Power Test & Research Institute，Guangzhou 510600，Guangdong Province，China ）摘要：铁磁谐振是电力系统中的一种常见现象，文中论述了电力系统中串、并联铁磁谐振的发生机理，介绍了不同频率铁磁谐振的特点。

针对一起发电机出口侧电压互感器烧毁事故进行了深入分析，得出此次铁磁谐振的发生机理。

最后总结了当前消除和防止铁磁谐振的方法。

关键词：中性点不接地系统；电压互感器；铁磁谐振0 引言在中性点不接地系统中，为了监视三相对地电压，电磁式电压互感器(potential transformer，PT 的一次绕组接成星形，中性点直接接地。

这种情况下，除了系统的对地电容外，还有PT 对地的励磁电感，正常运行时，PT 励磁绕组感抗很大，远远大于对地电容，PT 三相基本平衡，中性点的位移电压很小，系统不会发生谐振[1-2]。

铁磁谐振一般由单相接地、合闸等引发，单相接地或合闸等情况可使电压互感器饱和，电感减小，出现电感与系统电容相等的情况，引发铁磁谐振[3]。

1 谐振的原理及分类电力系统的谐振根据谐振电路分为串联谐振和并联谐振[4]。

串联谐振的示意图如图1所示。

设基波时的电容容抗为X C ，电感的感抗为X L ，谐波源的频率与基波频率的比值为N 。

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 VariousTreatments to Eliminate Ferro-resonanceBAI 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; Design0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。

实验研究0 前言众所周知，一旦电力系统发生谐振，会导致电压互感器电流增大,严重时会损坏母线电压互感器,甚至会导致电压互感器爆炸。

铁磁谐振的发生时间较长，且无法采取保护措施，因此，应重视做好铁磁谐振的预防工作，对选择电压互感器型号的过程中，对电压值进行合理估算，并设置科学的消谐方案，防范串联谐振现象的发生，形成电力系统正常运行的保障。

因此，探讨电压互感器铁磁谐振解决方案，具有十分重要的现实意义。

1 电压互感器发生铁磁谐振的机理谐振是交流电路当中独有的一种现象，通常情况下，交流电路当中出现了电感以及电容的串联现象，会出现感抗等于容抗，从而造成谐振。

一般来说，电力系统当中，受到电容、电感等元件故障影响或者误操作时，就会产生以谐振为代表的震荡回路。

谐振所具有的串谐特征，还会对某些系统元件产生不可逆的破坏性影响，其中电压互感器在谐振影响下的表现十分明显，这是由于电压互感器作为铁芯元件，而铁芯在参与到回路当中所形成的饱和电路会表现为非线性的电感参数，从而造成其严重破坏。

就目前的电力系统谐振问题影响特征来看，谐振问题一般可以依据电网结构分为并联谐振以及串联谐振两种谐振类型，前者表现在小接地单流系统内部，并联状态下的铁磁谐振会使得电容互感器与电压互感器在一次中性接地点的非线性电感之上，构成谐振回路；而后者则是在大接地电流系统当中产生。

电磁式电压互感器会通过非线性电感与断路器断口的电容共同构成谐振回路。

而在众多谐振回路当中，铁磁电压谐振出现最为频繁，同时影响力也最大。

笔者将产生原因总结为接地线路当中的系统冲击、空载线路扰动、断路器三相不同期以及高压保险熔断等几个方面[1]。

由于铁磁谐振会对电网的正常运行产生损害，因此完善电压互感器铁磁谐振解决方案的制定，具有十足的必要性。

通常情况下，与感抗相比，若电网容抗的数值较大，轻易不会产生铁磁谐振现象。

若受开关突然合闸或者弧光接地的影响，则会对电网稳定运行造成冲击，使得感抗降低，产生谐振。

电磁式电压互感器铁磁谐振现象浅析论文摘要：某燃机电厂发生了电磁式电压互感器铁磁谐振现象，针对该现象I简要分析产生电压互感器铁磁谐振的原因及铁磁谐振的危害，并总结了限制电压互感器铁磁谐振的一些措施。

关键词：电压互感器;铁磁谐振;消谐电阻一、绪论铁磁谐振也叫非线性谐振是指发生在含有非线性电感如铁芯电感元件的振荡回路。

铁磁谐振是由铁芯电感元件，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，激发持续的谐振，使系统产生谐振过电压的过程。

引起铁磁谐振的种类很多，电磁式电压互感器引起的铁磁谐振是一种。

当由于外界原因造成互感器铁芯不同程度的饱和时，系统就会产生谐振现象。

下面为一个电压互感器铁磁谐振的例子。

某燃机电厂有三台机组，均为调峰用机组，机组启动时由静止变频器SFC拖动，转速达到700rpm每分钟700转时，燃机点火，后再经SFC拖动到自持转速2000rpm左右，然后SFC退出，燃机可自行升速到3000rpm。

该厂每台发电机出口接有三组电磁式电压互感器PT，其中第一组PT和第二组PT-次绕组中性点直接接地，第三组PT中性点接至发电机中性点并且经单相电压互感器接地。

该厂燃机在启动时要经SFC带动，带动过程发电机从盘车状态3rpm升速到2000rpm，在这个过程中，发电机工作在低频工况，发电机电压同时又存在谐波，容易发生铁磁谐振。

2021年，该厂一台机组启动过程中，出现了PT铁磁谐振现象，导致两组PT 严重烧毁。

二、电磁式电压互感器铁磁谐振产生的原因电压互感器二次侧负载很小，接近空载，高压侧的励磁感抗则很大。

在合闸或接地故障消失时，会引起互感器铁芯不同程度的饱和，图1给出了铁芯原件的非线性特性曲线。

图1a所示铁芯线圈，其磁链妒及电感随线圈中电流f变化关系曲线如图1 b所示。

由图可知，当电流较小时，可以认为磁链妒与ErTiibrC正比，反映这一关系的电感值L=妒li基本保持不变。

１１ 铁磁谐 振 的原理 ．
在 中性点不 接地 系统 中 ．当系统 正常 运行 时 由
于三 相对称 ，电压互感 器 的励磁 阻抗很 大且 大 于 系 统对 地 电容 ， ｌ ， 者并 联后 为一 等值 电容 ， 即 ＞ 两 系
统 网络 的对 地 阻抗 呈 现容性 ，电网 中性 点 的位 移基
所示 。
ＴＶ
移 到∞点【 ｎ 。常见 的 冲击 扰动 有 ： 网的突 然合 闸 、 电 发
生故障和故障消除等。
１２ 谐振 类型 的判 别
试验 和 分析 表 明 ， 铁心 电感 的振 荡 回路 中 ， 在 不 同的激 发 条件 可 以引起 不 同频 率 的铁 磁 谐 振 现 象 ． 其谐 振频 率 可能 等于 工频 的整 数倍 ， 即高 频谐 振 ： 也 可 能等 于 工频 的分 数倍 ， 即分频 谐 振 。分 析 各种 激 发 条件 所 能 引起 的谐 振 类 型 ， 采 用 相 应 的 消谐 措 对 施提 供 了依据 。 目前产 生 铁 磁谐 振 的激 发 条件 主要 有 ：）电磁 １ 式 电压 互感 器 突 然投 入 运 行 ； ２ ）线 路 非 同期合 闸操
０ 引言
在 １ Ｖ中性 点不 接地 系统 中 ， 为 了监 控 电力 ０ｋ 系统 的运行 状态 ， 安装 了大 量 的电磁式 电压 互感 器 。
由于对 地 电容 和互感 器 的参数 不 同 ， 能产生 ３ 可
种频率 的共 振 ： 波共振 、 次谐波 共振 和分 频谐 波 基 高 共 振＿ 饱 和后 的电压互 感器 励磁 电感 变小 ， ｌ 】 。 系统 网
性 伏安 特 性Ｕ＝ ｘｏ３，曲线 ３ 电感 和 电容 串联支 Ｌｌ （Ｃ ， 是 路 的伏 安 特性 ，其 纵坐标 为 Ａ ＝Ｕ— ｃ，点 是谐 振 Ｕ ＩＬＵＩ ｄ

电磁式电压互感器铁芯饱和引起的铁磁谐振现象运行经验证明，在我国中性点绝缘、中性点经消弧线图接地（但消弧线图有临时脱离运行的可能）以及中性点直接接地（但接地有临时断开的可能）的3～220kV电网中，都曾发生过由于电磁式电压互感器铁芯饱和引起的铁磁谐振过电压。

例如，江苏某220kV变电所因中性点临时不接地曾引起互感器的谐振过电压；东北电网某154kV经消弧线图接地系统，曾因消弧线圈；临时脱离运行引起互感器的谐振过电压；吉林省某电厂35kV中性绝缘系统，曾多次激发起互感器的谐报过电压；山东省某电厂的6kV中性点不接地的厂用系统，也曾发生过电磁式电压互感器引起的铁磁谐振过电压。

其中以在中性点绝缘的配电网中出现的较为频繁，是造成事故最多的一种内部过电压，因为其他接地系统只有当它们变成中性点绝缘系统时才有可能发生这种过电压。

当这种过电压发生时，由于互感器的铁芯饱和，导致其绕组的励磁电流大大增加，严重时可达其额定励磁电流的百倍以上，从而引起互感器的熔断器馆断、喷油、绕组烧毁甚至爆炸；在有些情况下，这种过电压可能很高（最大力相电压的3．0倍左右），引起绝缘闪络或避雷器爆炸。

另外，当这种过电压发生时，还会出现虚幻接地现象，其实电网中共天接地的处所，这给运行值班人员造成错觉。

总之，当发生这种过电压时，将会给电网的安全运行带来很大的威胁，因此引起电力系统的普遍重视。

（一）过电压产生的基本物理概念电磁式电压互感器引起的铁磁谐振过电压，从本质上讲，是由于电磁式电压互感器的非线性电感与系统的对地电容构成的铁磁谐振所引起的。

试验研究表明，当谐振发生时，中性点出现显著的位移。

此时相电压将发生变动，而线电压却保持不变。

因此，可以判定它具有零序分量的性质。

中性点绝缘系统、中性点经消弧线图接地系统（但消弧线圈；临时脱离运行）以及中性点直接接地系统（但接地临时断开）的电网实际接线如图2－14所示。

考虑到系统导线的阻抗较电压互感器的激磁阻抗小得多，可略之。

主要体现在 ３个 方面 ： （ １ ） 电压 变换 ＿ １ ］ ， 电压互 感器 的主要 功能 在于将 电力系统中的高压 电转化为标准 的低 电压 ， 用于 电力测
量 仪 表 对 电力 系 统 的 电 能 、 电压 的测 量 ； 然后 电压互 感器可 以 与继 电保 护 设 备 一 起 配 合 使 用 ， 从 而 确 保 电 力 系 统 中 的 电 气 设 备 的安 全 运 行 。（ ２ ） 隔 离 高 电压 ， 电压 互 感 器 可 以将 电 力 系 统 的
关键 词 ： 接地 型 电力 系统 ； 铁磁 谐 振 ； 电压 百感 器 ； 解决 措 施
０ 引 言 在 电力 系 统 中 ， 电 压 互 感 器 的 应 用 范 围极 其 广 泛 。其 功 能
从而 得 到 ：
ｗＬ
一
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Ｃ（ Ｒ， ＋
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（ ４ ）
…
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摘
要： 在 阐述 小 电流 接 地型 电力 系统 中 电磁 性 电压 互 感器 铁 磁谐 振 问题 的基础 上 ， 论 述 了铁 磁谐 振 对 电力 系 统 的危 害 ， 并提 出 了
相应 的解 决 措施 ， 为 接地 型 电力 系统 中 电压互 感器 的实 际工程 应 用提 供有 力 的借 鉴依 据 。
＝ Ｕ ｍ ［ ｓ ｉ ｎ — １ （ ｔ ＋ １ ２ ０ 。 ） ＋ ｓ ｉ ｎ — ｃ ｃ Ｊ （ ￡ ） ＋ ｓ ｉ ｎ — １∞（ ｔ 一 １ ２ ０ 。 ） ］
二
图 ２ 等效 电路图
１
其 入 段 的复 导 纳 可 表 示 为 ［ ， ］ ：
ｙ：—一— ＋ 一 ： ！ ＋ ２ 二 ｒ １ 、
ｌ 皇 三 堡 量 里 垫 ！ Ｄ ｉ ａ ｎ ｑ ｉ ｇ ｏ ｎ ｇ ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ｙ ｕ ｚ ｉ ｄ ｏ ｎ ｇ ｈ ｕ ａ

浅析电压互感器铁磁谐振解决方案电压互感器是一种用于测量电压的电气设备，它通过感应变压器原理将被测电压转换成为标准信号输出，广泛应用于电力系统中的各个环节。

电压互感器在工作过程中可能会出现一些问题，其中最常见的就是铁磁谐振现象。

铁磁谐振是电压互感器中的一个重要问题，它会导致互感器在工作过程中出现异常，降低测量精度，甚至损坏设备。

对于铁磁谐振问题的解决方案是非常重要的。

一、铁磁谐振的原因铁磁谐振是由于电压互感器中的铁芯和谐振电容之间的共振现象引起的。

在电压互感器的工作过程中，如果铁芯和谐振电容的参数设置不当，就会导致谐振频率与系统中的其他参数相匹配，从而引发铁磁谐振现象。

铁磁谐振会导致互感器中的热损耗增加、非线性失真、采样波形畸变等问题，严重影响电压测量精度和设备可靠性。

二、铁磁谐振的解决方案1. 谐振电容的设计在设计电压互感器时，需要针对具体的应用环境和要求，合理设计谐振电容的参数。

谐振电容的参数包括容值、介质损耗、介质常数等，合理设置这些参数可以有效避免铁磁谐振现象的发生。

通常情况下，可以通过仿真分析、试验验证等手段来确定最佳的谐振电容设计方案。

2. 铁芯结构优化铁芯是电压互感器中的关键部件，其性能直接影响到互感器的工作稳定性和测量精度。

对于铁磁谐振问题，可以通过对铁芯的结构进行优化设计，减小谐振频率，并提高谐振抑制能力。

通过选用高性能材料、合理设计铁芯形状和参数等手段，可以有效降低铁磁谐振的发生概率。

3. 控制系统参数控制系统的参数设置也直接影响到电压互感器的谐振性能。

通过调整控制系统的参数，例如频率响应、增益、相位裕度等，可以达到抑制铁磁谐振的效果。

通过定期对控制系统进行调试和检测，可以及时发现并解决铁磁谐振的问题。

4. 回路设计优化回路设计是影响互感器性能的一个重要因素，对于铁磁谐振问题，可以通过优化回路设计来改善互感器的性能。

例如采用合适的绕组结构、增加绕组间的隔离电容器、调整绕组匝数等手段，可以有效减轻铁磁谐振的影响。