三相抗谐振电压互感器

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。

关于“4PT”防谐振措施的说明1 概述在35kV及以下电网中性点不接地系统中，作绝缘监视的电磁式电压互感器由于铁磁谐振导致破坏是一种普遍现象。

长期以来，电力系统为防止这种破坏研究并采取了很多措施，并在电力行业标准中（例如：DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》) 作了一些推荐性的规定。

上世纪80年代末期以来，大连电业局采用了在电压互感器高压侧中点经一个互感器接地的接线方式，消谐效果较为满意，后来很多地方也相继采用，此称“4PT”防谐措施。

该措施目前已经成为一种较为通行的方法，但也在不断完善。

以下就消谐原理和效果作简要说明。

2 “4PT”接线图“4PT”接线（基本的原理电路）如图1。

图1中A′N′,B′N′,C′N′是三个单相电压互感器，应是全绝缘但按相压设计的接地电压互感器，本身有一个二次绕组（未画出）和一个剩余电压绕组，N接地为一个独立的单相电压互感器，该互感器可以是全绝缘结构，也可以是半绝缘结构，一般有两个线圈，一个是二次绕组，一个是剩余电压绕组，剩余电压绕组有的是和普通的，即和接成星形的主PT一样，但原理上其额定电压应为100V。

3 消谐机理“4PT”接线的防谐机理，简单的从稳态分析，即当单相接地时，互感器中点对地有相电压产生，而主PT仍处于正序对称电压之下，互感器电感并不发生改变，在零序回路中仅有单相电压互感器一种磁化电感，从根本上破坏了铁磁谐振的条件。

3.1 稳态分析如图1，当系统在C相“D”点发生对地短路（死接地），主电压互感器电压不变，中点对地产生相电压，简单推导如下：在NCD╧N回路里，因∑U=0，可得U N╧=-U C（U C——为电源相电压，即U CN）在NBB′Ｎ′╧N回路里，因∑U=0，得U N╧=U N╧ =-U C这就是说，单相接地，互感器中点对地有相电压产生。

在DC′N′╧D回路里，因∑U=0，可得U C′N′ =-U N′╧=U C……⑴即接地相电压互感器仍为相电压，与U AN′和U BN′仍组成三相对称电压系统。

浅析电网谐振对电压互感器的影响电压互感器（PT）是一种将高电压转换成与其成比例的低电压的仪用互感器。

当电网发生谐振时，通过互感器一次侧中性点的三相基波电流之和不为零，三次谐波电流幅值增加。

电压互感器中性点上的综合电压造成电压互感器各相电压发生严重不平衡。

惯性元件构成不同振荡频率的振荡回路产生过电压，使互感器磁通密度过饱和，其感抗值迅速下降，若与系统的对地容抗形成匹配，将会引发出互感器自身谐振，使得一次侧电压与二次侧电压不成比例，增大互感器的测量误差甚至烧坏电压互感器。

标签：电网;谐振;电压互感器;接地电阻1 电压互感器概述电压互感器（PT）是一种特殊形式的变换器，其作用是将高电压转换成与其成比例的低电压以便于测量。

正常运行时，PT磁通密度接近饱和值。

由可知，一次侧电压越高，磁通密度越大。

当一次侧电压达到一定值时，PT磁通密度达到饱和状态。

如果一次侧电压继续增加，PT一次侧电压与二次侧电压将不成比例。

在电网正常运行情况下，PT一次侧三相线电压电压和二次侧三相线电压均对称且二次侧线电压[1]。

2电压互感器二次侧接线方式星形接线与三角形接线方式应用最为广泛。

该方式常用于母线测量三相电压及零序电压。

如图2-1 所示，星形接线的变比般为，对三角形接线，在大接地电流系保护系统中一般为，在小接地电流保护系统中为[2]。

对于PT二次侧的开口三角，因系统正常运行时无电压，所以。

二次侧输出的引线上不能安装空气开关或熔断器，否则空气开关跳闸或熔断器熔断时导致无法检测[2]。

图2-1 常见电压互感器接线方式当电网发生谐振时，三相电压出现不平衡，三相励磁感抗不相等。

中性点电压发生偏移，开口三角出现零序电压，.零序电压叠加在三角形接线二次侧三相电压上，出现二次侧三相电压不平衡现象。

3电压互感器伏安特性电压互感器有电磁式、电容式和电子式。

其中电磁式电压互感器绕组含有铁芯。

由于铁芯伏安特性是非线性的。

当PT一次侧绕组接入电压产生的磁通密度达到饱和时，绕组励磁电流波形为尖顶波。

浅谈如何选择35、10kV电力系统中电压互感器、电流互感器摘要：针对日益扩大的电力系统，研究选择电流互感器、电压互感器时各种相互矛盾的因素以及合理地选用电流互感器、电压互感器的原则，具有十分重要的意义。

关键词：电流互感器电压互感器选择随着电力系统网络的日益扩大，系统短路容量随之增大，电网上谐波普遍存在。

在35、10kV中压电网中电压互感器（PT）、电流互感器（CT）是电力系统中一次与二次的连接环节，他们的各项性能指标直接影响整个电力系统安全运行和二次自动化保护的正确动作。

由于电网中谐振现象的普遍存在，所以PT是电网运行中很容易出现故障的元件，选择时一定要谨慎；而某些35、10kV线路正常供电负荷又相对较小，造成选择CT时既要确保动热稳定要求以及线路短路时保护CT满足10%误差曲线要求，又要保证正常情况下表计测量的准确性，还要考虑结构紧凑、经济合理。

实际运行中曾出现过线路短路时CT饱和，保护拒动，因而影响系统安全；也出现过变比选择过大造成计量不准，影响企业效益和信誉。

因此在设计和选择PT、CT时必须综合考虑以上各因素。

首先谈谈变电站的实际应用情况。

35kV胡蚁变电站主变容量8000kVAR，电压等级35/10kV。

由于该变电站靠近西郊110kV变电站，10kV母线短路容量较大，因10kV出线负荷要为农村负荷，在一年内不同季节变化较大，正常时负荷比较小，农忙季节负荷又很大。

10kV出线负荷情况见表1。

建站时10kV开关站采用的是河南思达公司生产的预装式开关站，其CT变比为两条线路100/5，两条线路150/5；PT为普通型JDZJ-10一组，采用RN1-10/0.5熔断器保护。

在一年的实际运行中，出现了如下问题：1.计量上出现35kV侧与10kV侧有误差现象；2.PT及保护熔断器各烧坏一只。

经过分析认为原因如下：10kV侧负荷长时间小于CT负荷的50%，造成计量出现偏差；当地电网中谐振比较大，而PT又没有采取抗谐振措施，熔断器的反应时间过长造成的。

电压互感器烧毁原因分析及消除措施摘要:由于近些年国家对电网资金的投入,再加上临颍局近些年的技改资金的投入,临颍电网结构有了很大的变化,使得整个网络变得更加复杂、灵活、坚强。

以前电网中少有发生的铁磁谐振现象,现在却时有发生,由于谐振时会产生过电压,给电网安全造成了极大的威胁,如不采取有效的消除措施,可能会造成设备损坏,尤其是电压互感器,甚至还会诱发产生更为严重的电力系统事故,我局近段发生的几次PT 烧毁现象就与铁磁谐振密切相关。

关键词:铁磁谐振消谐方法1 铁磁谐振产生原因中性点不接地系统中,正常运行时,三相基本平衡,中性点的位移电压很小。

但在某些切换操作如断路器合闸或接地故障消失后,由于三相互感器在扰动后电感饱和程度不一样而形成对地电阻不平衡,它与线路对地电容形成谐振回路,可能激发起铁磁谐振过电压。

2 铁磁谐振的现象铁磁谐振分基波谐振、分次谐振、高次谐振。

基波谐振是一相对地电压降低,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;分次谐波是三相对地电压同时升高、低频变动;高次谐振是三相对地电压同时升高超过线电压。

其现象为线电压升高、表计摆动,电压互感器开口三角形电压超过100V。

3 铁磁谐振对电力系统安全运行的影响(1)中性点不接地系统中,随着中低压电网的扩大,出线回路数增多、线路增长,电缆线路的逐渐增多,中低压电网对地电容电流亦大幅度增加,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。

(2)在发生谐振时,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)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,从而使小容量的异步电动机发生反转现象。

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。

１１０ｋＶ系统中电压互感器铁磁谐振概述在１０ｋＶ系统中电压互感器（ＰＴ）大多是用电磁式电压互感器，由于１０ｋＶ系统是中性点不接地系统，单相接地是一种常见的临时性故障，发生单相接地时，故障相对地电压降低，非故障两相的相电压升高，系统相电压由对称变成不对称（见图１），而线电压却依然对称（因负序电压等于零，见图２），因而，对用户的供电不构成影响，但如果通过接地点电容电流相当大，就会在接地点处产生间隙性电弧，引起过电压，升高的非故障相电压，可能在绝缘薄弱处引起击穿，继而造成两点或多点接地短路，使故障扩大；也可能使电压互感器铁芯严重饱和，导致电压互感器严重过负荷而烧毁，损坏设备。

所以，发生单相接地后，系统仍能继续运行一定时间，但不允许长期对外供电。

此时由于系统参数发生改变，ＰＴ铁芯可能出现饱和而感抗下降与电网容抗满足谐振条件，发生在某个频率下的铁磁谐振，产生过电压。

另外单相接地点的间歇性电弧在熄灭瞬间系统电压恢复正常，电弧重燃后系统电压再次变化，这样电压忽高忽低的变化也是引发系统谐振的原因。

铁磁谐振和过电压将引起ＰＴ一次高压熔丝熔断，甚至造成ＰＴ过热烧毁或绝缘击穿损坏。

为了防止运行中出现的ＰＴ铁磁谐振，需要对ＰＴ的二次接线方式进行改进。

２通常防止铁磁谐振的措施２．１利用并联灯泡实现限制铁磁谐振早期使用的ＰＴ多为油浸式三相五柱ＰＴ，其防止铁磁谐振的方法是在ＰＴ二次开口三角形Ｌ线和Ｎ线间接一个２００～５００Ｗ的灯泡或一个消谐装置（见图３），以此来改变ＰＴ参数以减少发生谐振的因素。

２．２串接ＰＴ限制铁磁谐振措施由于并联灯泡的效果不是很理想，人们又开始用在油浸式三相五柱式ＰＴ中性点再串接一个单相干式ＰＴ，或直接用四只单相干式ＰＴ，其接线方法是三只ＰＴ一次侧接成星形后再在中性点串接一只ＰＴ（见图４），采用此种接线后，系统发生单相接地时加在ＰＴ一次星形的电压不会有太大的变化，系统产生的零序电压主要是加在中性线上所接的零序ＰＴ上，而每相ＰＴ所承受的电压都不会升高，激磁电流不会增大，ＰＴ不会饱和，消除了铁磁谐振的诱发因素，从而限制了铁磁谐振。