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。

GDHG-106A CT/PT特性测试仪武汉国电西高电气有限公司尊敬的用户：感谢您购买本公司GDHG-106A CT/PT特性测试仪。

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注意事项●为了人身及设备安全，使用前请详细阅读说明书，并严格参照要求规范操作。

●试验前请将仪器可靠接地。

●本测试仪为互感器离线测试装置，在对互感器进行各项试验时，请务必将互感器各端子上的连接线甩开。

● CT变比极性试验时，应将不检测的二次绕组短接。

●做PT伏安特性试验时，一次绕组的零位端接地。

●实验中严禁触碰所有测试端子。

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测试仪的使用必须遵照现有的关于防止事故发生和环境保护的各项相关标准所规定的所有安全要求。

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在电力系统中，电压互感器(PT)是一、二次系统的联络元件，它能正确地反映电气设备的正常运行和故障情况。

PT的一次线圈并联在高压电路中，其作用是将一次高压变换成额定100V低电压，用作测量和保护等的二次回路电源，在正常工作时二次绕组近似于开路状态，所以，正常运行中的PT二次侧不允许短路。

一、PT单相接地及处理在10kV中性点不接地系统中，为了监视系统中各相对地的绝缘状况以及计量和保护的需要，在每个变电站的母线上均装有电磁式PT。

当系统发生单相接地故障时，将产生较高的谐振过电压，影响系统设备的绝缘性能和使用寿命，进而出现更频繁的故障。

1.1在中性点不接地系统中，当其中一相出现金属性接地时，就会产生激磁涌流，导致PT 铁芯饱和。

如A相接地，则Uan的电压为零，非接地相Ubn、Ucn的电压表指示为100V线电压。

PT开口三角两端出现约100V电压(正常时只有约3V)，这个电压将起动绝缘检查继电器发出接地信号并报警。

1.2当发生非金属性短路接地时，即高电阻、电弧、树竹等单相接地。

如A相发生接地，则Uan的电压低于正常相电压，Ubn、Ucn电压则大于58V，且小于100V，PT开口三角处两端有约70V电压，达到绝缘检查继电器起动值，发出接地信号并报警。

1.3PT二次侧熔断器熔断或接触不良时，中央信号屏发出“电压回路断线”的预告信号，同时光字牌亮，警铃响。

查电压表可发现：未熔断相电压表指示不变，熔断相的电压表指示降低或为零。

遇到这种情况，可检查PT二次回路接头(端子排)处有无松动、断头、电压切换回路有无接触不良等现象和PT二次熔断器是否完好，找到松动、断线处应立即处理；若更换熔断器后再次熔断，应查明原因，不可随意将其熔丝增大。

1.4PT高压侧熔断器熔断。

其原因有：①电力系统发生单相间歇性电弧放电、树竹接地等使系统产生铁磁谐振过电压。

②PT本身内部出现单相接地或匝间、层间、相间短路故障。

③PT二次侧发生短路，而二次侧熔断器未熔断，造成高压熔断器熔断。

10kV配网电压互感器PT铁磁谐振异常仿真模型研究作者：卢晓宇高岳达赵哲来源：《粘接》2024年第01期摘要：为了研究PT铁磁谐振所带来的影响，分析其影响因素，以10 kV低压配电网形成PT铁磁谐振过电压的基本原理为基础，利用EMTP-ATP计算机软件，构建中性点不接地系统仿真模型。

以电压互感器的励磁特性、三相参数不平衡2大因素对铁磁谐振影响为例，进行仿真计算分析。

仿真结果表明：PT铁磁特性较佳，可以减少谐振发生的概率，不过不能完全消除；此外，PT铁磁谐振产生较多的几率，受三相参数不平衡，或者对地电容大小不平衡等因素影响较大。

基于仿真结果开展对各影响因素范围进行比较，进而为10 kV配网电压互感器PT铁磁谐振防治措施提供相关参考数据。

关键词：10 kV配电网电压；互感器；PT铁磁谐振；电压仿真中图分类号：TM451;TP391.9文献标志码：A文章编号：1001-5922（2024）01-0185-04Simulation model study of abnormal PT ferromagnetic resonance of 10 kV distribution network voltage transformerLU Xiaoyu，GAO Yueda，ZHAO Zhe（Electric Energy Metering Branch of Inner Mongolia Power （Group） Co.，Ltd.，Hohhot 010000，Inner Mongolia China）Abstract：In order to study the effect of PT ferromagnetic resonance and analyze the influencing factors，based on the basic principle of PT ferromagnetic resonance overvoltage formation in 10 kV low voltage distribution network，the simulation model of neutral point ungrounded system was established by using EMTP-ATP computer software.Taking the excitation characteristics of voltage transformer and the three-phase parameter imbalance as two major factors affecting the ferromagnetic resonance，the simulation calculation and analysis were carried out.The simulation results showed that the characteristics of ferromagnetic resonance of PT was better，which reduced the probability of resonance generation，but it could not be completely eliminated.In addition，the PT ferromagnetic resonance had a higher chance of occurrence，which was greatly affected by the three-phase parameter imbalance or the ground capacitance imbalance.Based on the simulation results，the comparison of the influence factors range was carried out，and then the relevant reference data for the prevention and control measures of 10 kV distribution network voltage transformer PT ferromagnetic resonance were provided..Key words：10 kV distribution network voltage;transformer;PT ferromagnetic resonance;voltage simulation近年來，我国电力系统快速发展，各种电压等级电力线路快速增加，PT数量日益增多，特别在10 kV配电网中，因PT铁磁谐振而导致系统过电压引发电力设备被烧毁的现象经常发生，这严重影响电力系统正常运行，因此加强对10 kV配电网电压互感器PT铁磁谐振过电压研究，对于低压配电网，特别10 kV配电网系统安全运行具有重要现实意义。

励磁系统PT慢熔及增减磁防粘连逻辑的应用发表时间：2018-11-13T18:41:28.697Z 来源：《电力设备》2018年第20期作者：赵佳[导读] 摘要：火力发电厂机组大多采用自并励励磁系统，分析了励磁系统增加PT慢熔及增减磁防粘连逻辑的原因，并提出改进措施。

（中国石化长城能源化工（宁夏）有限公司宁夏银川 750409）摘要：火力发电厂机组大多采用自并励励磁系统，分析了励磁系统增加PT慢熔及增减磁防粘连逻辑的原因，并提出改进措施。

关键词：励磁装置；PT慢熔；增减磁防粘连；逻辑；改进措施1.概述励磁装置是指同步发电机的励磁系统中除励磁电源以外的对励磁电流能起控制和调节作用的电气调控装置。

励磁系统是发电厂设备中不可缺少的部分。

励磁系统包括励磁电源和励磁装置，其中励磁电源的主体是励磁机或励磁变压器；励磁装置则根据不同的规格、型号和使用要求，分别由调节屏、控制屏、灭磁屏和整流屏几部分组合而成。

励磁装置的使用，是当电力系统正常工作的情况下，维持同步发电机机端电压于一给定的水平上，同时，还具有强行增磁、减磁和灭磁功能。

对于采用励磁变压器作为励磁电源的还具有整流功能。

下面就励磁装置有无PT慢熔及增减磁防粘连逻辑而存在问题进行浅显分析，以及改进措施。

2.励磁系统无PT慢熔及增减磁防粘连逻辑的影响及危害随着励磁装置发展，目前火电机组绝大多数均采用静止自并励励磁系统，该系统主要由励磁变压器、励磁调节器、可控硅整流装置、灭磁开关及转子过电压保护等组成。

自并励励磁方式具有接线简单、运行可靠、维护方便、响应速度快、调节迅速等优点，非常有利于系统稳定。

我厂使用的励磁系统是上海发电设备成套设计研究院生产的ABB UNITROL 5000双通道数字式静态励磁系统，此系统在全国多家火电机组及水电机组都有应用。

但经过多年的机组运行，在全国范围内出现过不少因为励磁系统逻辑不完善而导致机组非停的事件，例如神华集团福建能源公司鸿山电厂因发电机机端PT一次慢熔引发励磁系统误强励造成机组非停。

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。

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。

Ａｕｇｕｓｔ２００５ＨｉｇｈＶｏｌｔａｇｅＡｐｐａｒａｔｕｓＶｏｌ．４１Ｎｏ．４ＰＴ铁损对铁磁谐振的影响分析杜志叶，阮江军，王伟刚（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７２，Ｃｈｉｎａ）ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＰＴＣｏｒｅＬｏｓｓＥｆｆｅｃｔｓｏｎＦｅｒｒｏｒｅｓｏｎａｎｃｅ（武汉大学电气工程学院，湖北武汉４３００７２）ＤＵＺｈｉ－ｙｅ，ＲＵＡＮＪｉａｎｇ－ｊｕｎ，ＷＡＮＧＷｅｉ－ｇａｎｇ文章编号：１００１－１６０９（２００５）０４－０２５７－０３摘要：通过实测ＰＴ的参数，采用最小二乘曲线拟合的方式确定ＰＴ模型的特征曲线和铁损。

分别对中性点直接接地系统和不直接接地系统的铁磁谐振现象进行分析，从理论上证明了ＰＴ的铁损对铁磁谐振的阻尼作用。

利用ＭＡＴＬＡＢ分别对两种系统进行仿真，研究在不同的谐振条件下，ＰＴ铁损的变化对谐振的影响。

仿真结果表明，在各个谐振区域，这种影响都存在。

ＰＴ的铁损越小，谐振越容易发生，产生的过电压越高，持续时间越长，这在中性点直接接地系统中尤为显著。

仿真结果同理论分析相吻合。

关键词：铁磁谐振；ＭＡＴＬＡＢ仿真；铁损；最小二乘法中图分类号：ＴＭ４５１文献标识码：ＡＡｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆＰＴａｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂｙｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｈｅｔｅｓｔｄａｔａｉｎｔｈｅｌｅａｓｔｓｑｕａｒｅｓｃｕｒｖｅｆｉｔｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓ．ＢａｓｅｄｏｎｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆＰＴ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｒｅｄｕｃｅｄｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｃｉｒｃｕｉｔｓｔｏｔｈｅｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｅａｒｔｈｅｄａｎｄｎｏｎ－ｅａｒｔｈｅｄｎｅｕｔｒａｌｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．ＴｈｅａｃｔｏｆＰＴｃｏｒｅｌｏｓｓｏｎｄａｍｐｉｎｇｆｅｒｒｏｒｅｓｏｎａｎｃｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙａｎｄｐｅｒｓｉｓｔｅｎｃｅｉｓｐｒｏｖｅｄｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｌｙ．ＴｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｎｇｔｏｏｌｏｆＭＡＴＬＡＢｉｓｔｈｅｎａｐｐｌｉｅｄｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｉｎｂｏｔｈｓｙｓｔｅｍｓ，ｗｈｉｃｈａｒｅｃａｕｓｅｄｂｙｃｈａｎｇｉｎｇｃｏｒｅｌｏｓｓｏｆＰＴａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｆｅｒｒｏｒｅｓｏｎａｎｃｅ．Ｆｒｏｍｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓ，ｉｔｉｓｓｈｏｗｎｔｈａｔｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｅｘｉｓｔｓｕｎｄｅｒａｌｌｏｆｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｎｄｉｓｍｏｒｅｒｅｍａｒｋａｂｌｅｉｎｔｈｅｅａｒｔｈｅｄｎｅｕｔｒａｌｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｌｏｗｅｒｔｈｅｃｏｒｅｌｏｓｓｉｓ，ｔｈｅｉｎｔｅｎｓｅｒｔｈｅｒｅｓｏｎａｎｃｅｉｓ，ｔｈｅｈｉｇｈｅｒｔｈｅｖａｌｕｅｏｆｏｖｅｒｖｏｌｔａｇｅｃａｕｓｅｄｉｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｉｎｇｏｏｄａｇｒｅｅｍｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｃｏｎｃｌｕｄｅｄｉｎｔｈｅｏｒｙ．Ｉｔｉｓａｌｓｏｈｅｌｐｆｕｌｔｏｄｅｓｉｇｎｓｕｉｔａｂｌｅｅｑｕｉｐｍｅｎｔｆｏｒｓｕｐｐｒｅｓｓｉｎｇｒｅｓｏｎａｎｃｅｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｙｐｅｓｏｆｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｅｒｒｏｒｅｓｏｎａｎｃｅ；ＭＡＴＬＡＢｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｃｏｒｅｌｏｓｓ；ｔｈｅｌｅａｓｔｓｑｕａｒｅｓ１引言电力系统中运行着大量的电磁式电压互感器（简称ＰＴ），这些器件具有非线性电磁特性，它们与系统内的容性元件在参数匹配时就会发生铁磁谐振，产生极高的谐振过电压和过电流，引起ＰＴ的过热、喷油，甚至爆炸，严重威胁电网的安全运行。