三相抗谐振电压互感器

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・ １ ４ 解决对策
朱建平 闰 峰 （ 鸡 东县 电业局 ， 黑龙 江 鸡 东 １ ５ ８ ２ ０ ０ ）
摘 要 ：在 日常的 电路 生产运作 中除 了家用电器外一些小细部用 电仪器常 因为 电磁感应产 生的振 动导致一起运作 时令或者损 坏的 问题 ， 并且在一 些大型的发电 、 传输运作 、 电力供给等仪 器上也会 出现 此类问题 ， 这种 问题被称为谐振 过电压 ， 本 文将对此类 问题进 行 简 单 的介绍和提供几点有效 的解决 问题 的措施 。 关键词 ： 谐振过 电压 ； 问题 ； 策略 在电流通过电路时会产生磁场，电与磁的相互转化在生产电力上 容） ３ Ｃ ｏ中存储的电荷 ， 对三相电压互感器高压绕组电感 Ｌ ／ ３ 放 电， 相当 为我们提供了极大的助力 ，但是也是 由于这类问题我国电路工作中往 个直流源作用在带有铁芯的电感线圈上， 铁芯会深度饱和。 对于接地 往由于过电压问题产生很多巨大的经济损失甚至有些情况出现了人员 相来说 ， 更是相当一个空载变压器突然合 闸， 叠加出更大 的暂态涌流。 伤亡 ， 因此为 了解决过电压危害我 国电力专家总结 了很多方法 ， 本文就 在高压绕组中Ｊ 性点安装电阻器 Ｒ ｏ 后， 能够分担加在电压互感器两端的 针对于谐振过电压这一现象进行具体的介绍 ，并提供几点解决问题措 电压 ， 从而能限制电压互感器中的电流 ， 特别是 限制断续弧光接地时流 施 的意见 。 过电压互感器的高幅值 电流， 将高压绕组 中的涌流抑制在很小 的水平 ， １概 述 相当于改善电压互感器的伏安特ｌ 生。 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 ３ ． １ ． ４电压互感器一次侧 中性点经零序 电压互感器接地 ，此类型接 相对频繁 ， 其危害性较大 。 过电 压一旦发生， 往往会造成电气设备的损 线方式的的电压互感器称 为抗谐振电压互感器 ，这种措施在部分地区 坏、 烧毁， 甚至发生停电事故 。由于谐振过电压作用时间较长， 而且不能 有成功经验， 其原理是提高电压互感器的零序励磁特 陛， 从而提高电压 用避雷器限制 ， 因此在选择保护措施方面有较大的困难。 谐振是 由铁 互感器的抗烧毁能力 ， 已有很多厂家按此原理制造抗谐振电压互感器。 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 但是应注意到 ， 电压互感器中． ｆ 生 点仍承受较高电压 ， 且电压互感器在谐 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 振时虽可能不损坏， 但谐振依然存在。 铁磁｛ 凿 振， 使系统产生谐振过电压。 ３ ． １ ． ５电压互感器二次侧开三角绕组接阻尼电阻，在三相电压互感 器一次侧中性 串接单相 电压互感器或在 电压互感器二次开 口三角处 ２谐振产生的原 因及激发条件 力系统是—个复杂的电力网络 ， 在这个复杂的电力网络中， 存在着 接人阻尼电阻 ， 用 于消耗电源供给谐振的能量 ， 能够抑制铁磁谐振过电 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 ， 压， 其电阻值越小 ， 越能抑制谐振的发生。 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 中进行分 ３ ． １ ． ６中． 点经消弧线 圈接地 ， 中性点经消弧线圈接地有以下优点： 析。 瞬间单相接地故障可经消弧线圈动作消除， 保证系统不断电； 永久单相 接地故障时消弧线圈动作可维持系统运行一定时间，可以使运行部门 下列激发条件造成电压谐振 ： （ １ ） 电压互感器的突然投入； 有足够的时间启动备用电源或转移负荷 ， 不至于造成被动； 系统单相接 （ ２ ） 线路发生单相接地； 地时消弧线圈动作可有效避免 电弧接地过电压 ，对全 网电力设备起保 护作用 ； 由于接地 电弧的时间缩短 ， 使其危害受 到限制 ， 因此也减少维 （ ３ ） 系统运行方式的突然改变或 电气设备的投切； 修工作量 ； 由于瞬时接地故障等可 由消弧线圈 自 动消除 ， 因此减少 了 保 （ ４ ） 系统负荷发生较大的波动 ； 护错误动作的概率；系统 中 ． 胜点经消弧线圈接地可有效抑制单相接地 （ ５ ） 电网频率的波动 ； （ ６ ） 负荷的不平衡变化等。 电流，因此可降低变电所和线路接地装置的要求 ，且可以减少人员伤 ３常用的消谐方法及优缺点 亡， 对 电磁兼容性也有好处。 ３ ． ２中性点直接接地系统谐振消除方法及优缺点 ３ ． １ 中陛点不接地系统常见 的消谐措施 ３ ． １ ． １ 采用励磁特 性较好的电压互感器 ３ ． ２ ． １ 尽量保证断路器三相同期 、 防止非全相运行。 目 前 ，在我单位新建变电 站电 压互感器选型时尽量采用采用励磁 ３ ． ２ ． ２改用电容式 电压互感器（ Ｃ Ｖ Ｔ ） ， 从根本上消除了产生谐振的条 特ｆ 生 较好的电压互感器。 电压互感器伏安特 ｌ ｝ 常好， 如每台电压互感 件 ， 但是电容式电压互感器价格高 、 带负载能力差 、 且仍带有电感 ， 二次 器起始饱和电压为 １ ． ５ Ｕ ｅ ， 使电压互感器在一般的过电压下还不会进入 侧仍要采用消谐措施 。 增加对地电容 ， 操作时让母线带上一段空线路或 饱和区， 从而不易构成参数匹配而出现谐振 。显然， 若电压互感器伏安 耦合 电容器。 ３ ． ２ ． ３带空载线路可以很好地消谐 ，但有可能产生一个很大的冲击 特 陛非常好 ，电压互感器有可能在一般的过电压下还不会进入较深的 饱和区， 从而不易构成参数匹配而出现谐振。从某种意义上来说 ， 这是 电流通过互感器线 圈， 对互感器不利 ， 而耦合 电容器 十分昂贵 ， 目前 尚 治本的措施 。 但电压互感器的励磁特性越好， 产生电压互 皆 振的电 无高压电容器。 ３ ． ２ ． ４与高压绕组串接或并接一个阻尼绕组， 可消除基频谐振 ， 在发 容参数范围就越小。 虽可降低谐振 发生的概率 ， 但一旦发生 ， 过 电压 、 过 生谐振的瞬间投Ａ ａ ｔ ￣ ， 阻尼电阻将会增加投切设备和复杂的控制机构。 电流更大。 ３ ． １ ． ２在母线上装设中性点接地的三相星形电容器组 ，增加对地电 ３ ． ２ － ５电容吸能消谐 ， 对幅值较高的基频谐振比较有效 ， 但对于幅值 容这种方法 ， 当增大各相对地 电容， 可防止谐振。如果零序电容过大或 较低的分频谐振往往难以奏效 。 ３ ． ２ ． ６ 在开 口三角形回路中接入消谐装置，能 自动消除基频和分频 过小 ， 就可以脱离谐振区域， 谐振就不会发生。 ３ ． １ ． ３ 电流互感器高压侧中性点经电阻接地，由于系统中性点不接 谐振 ， 需在压变开 口三角绕阻回路中 增加 １ 根辅助边线 ， 增大了投资。 ３ ． ２ ． ７ 采用光纤电压互感器， 可以有效地消除谐振 。 价格较高 ， 但是 地， Ｙ ０ 接线的电磁式电压互感器的高压绕组 ， 就成为系统三相对地的 容易受到腐蚀或者损坏 ， 因此适应 Ｉ 生 比 较差。 唯—金属通道。系统单相接地有两个过渡过程， 一是接地时； 二是接地 其工作环境要求苛刻 ，

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。

平衡绕组：平衡上下铁芯柱的磁势,保证正确的电压变换关系,即保证测量准确度
220kV串级式电压互感器
右图是220kV四级串级式电压互感器。上铁芯对地为额定电压的3/4,下铁芯对地为额定电压的1/4。绕组边缘线匝与铁芯之间为额定电压的1/4。二次绕组只与最下面一个铁芯柱耦合。 平衡绕组在同一铁芯的上下柱上,匝数相等,反极性连接。平衡上下铁芯柱的磁势 连耦绕组：两铁芯相邻的铁芯柱上,匝数相同,反极性连接。电压均匀分布,不影响准确级。
3．选择容量 电压互感器的型号和准确级确定以后,与此准确级对应的额定容量即已确定 可从本书附录四有关手册中查得 。 为了保证电压互感器的准确级,其二次侧所带负荷的实际容量不能超过额定容量。 计算电压互感器的二次负荷容量时,必须注意互感器的接线方式和二次负荷的连接方法,可查有关手册。
电容式电压互感器
电容式电压互感器 CVT 在国外已有四十多年的发展历史,在72.5～1000kV电力系统中得到普遍应用。国产CVT从1964年在西安电力电容器厂诞生以来,也积累了三十五年的制造和运行经验,现已进入成熟期。 电容式TV和GIS中电磁式TV两种类型可作为500kV电压互感器
电容式电压互感器的工作原理
油浸式电压互感器按结构分类
5 普通结构 单级式 和串级结构两种。3~35kV电压等级都制成普通结构,110kV及以上电压等级的电压互感器才制成串级结构。在我国,电压大于330kV只生产电容式。
JDZJ-10
JDQX-220
JDJ2-35
JZW-10
JSJW-10
JCC— 110
YDR-110
图 d 所示为一台三相五柱式 电压互感器接线。一次绕组接 成星形,且中性点接地。基本 二次绕组也接成星形,并且中性 点也接地。既可测量线电压．又 可测量相电压。

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。

求变换 电压准确 ， 通 常内阻抗很小 ， 短路 阻抗压 降很小 。短 路 开关接地 的电压互感器 ， 当相邻母线并列运行时 ， 将其 中一组 时二次侧产生很大的电流 ， 电压互感器有烧 坏的危 险。 由于电 电压互感器 中性点隔离开关 拉开 ， 有利于增大 系统感抗。
压互感器一次侧与高电压 直接连接 ，若在运行 中互感器 的绝 ６ ． Ｐ Ｔ开 口三角绕组接电阻或分频消谐装置 缘被击穿 ， 高电压 即窜入二次 回路 ， 将危及二次设备 和人身 安 由于 电阻接在开 口三角绕组两端 ，必然会导致一次侧 电 全， 所 以二次侧绕组必须一端接地。 流增大 ， Байду номын сангаас就是说 的容量要相应增大。从抑制谐波方面考 三． 铁磁谐振产生的原因 虑， Ｒ值越小 ， 效果越显 著 ， 但 的过载现象越严 重 ， 在谐振 在 中性点不 接地系统 中， 正常运行 时 ， 由于三相对称 ， 且 或单相接地时间过长时甚至会导致保险丝熔断或 烧毁 。 要 电压互感器 的励磁阻抗很 大 ， 大于系统对地 电容 ， 两者并联后 很好 地抑制铁磁谐振 ， 降低 一次侧 电流 ， 同时亦保持 了接 可等值为某 电容 Ｃ ， 从而系统 的对地 阻抗呈现容性 。 在系统谐 地指示装置对零序 电压幅值 和相位 的灵敏度 ，其优点相 当突 振时 ， 电压互感器将产生过 电压使电流激增 ， 此 时除了造成 一 出， 故可采了如下措施 ： （ １ ） 长远来说 ，将用 单相 Ｐ Ｔ替代 消谐器 串接在 中性 点上 ， 次侧熔断器熔断外 ， 还将导致 电压互感 器烧毁。个别情况下 ， Ｅ ｔ 前暂不更动 以继续观察 消谐器 的运行效果。 还会引起避雷器 、 变压器 、 断路器 的套管发生闪络或爆炸。 造成铁磁谐 振的原 因有很多 ， 下面简单介绍一下 ： （ ２ ） 在新变电站安装 时采用抗谐振型 Ｐ Ｔ 。 （ １ ） 单相接地 ， 使健全相的电压 突然 升高至线 电压 ； 参考文献 ： （ ２ ） 由于雷击或其他原 因造成线路瞬时接地 ，进而 引起 系 ［ １ ］ 吕俊 霞 电压互感器 常见 故障 的处理 方法［ Ｊ ］电工文 摘 ２ ０ ０ ９ ． ６ 统单相弧光接地 ， 使健全相电压突然上 升 ， 产生很大的涌流 ； （ ３ ） 在电压互感器 突然合 闸时 ，其一相或两相绕组 内出现 ［ ２ 】 刘议华， 顾皓亮， 吴 晓华， 翁 顶立 电压 互感 器的运用及 巨大的涌流 ； 常见问题分析ｆ Ｊ １低压 电器 ２ ０ １ １ （ ４ ） 电压 互感器 的高压熔丝不对称故障 ； ［ ３ ］潘振光 浅谈 １ ０ Ｋ Ｖ 电压 互感器 的防谐振措施及注意 （ ５ ） 关合 闸时三相不 同期等 ，都可造成 电压互感器三相铁 事项［ Ｊ ］生产一线 心 出现不 同程度 的饱和 ， 系统 中性点 出现较 大的位移 ， 位移 电 ［ ４ ］ 张健 中压电 网电压互感器相 关问题及 其抑制技术 的 压 可能是工频 ， 也可能是 分频或高频 ， 饱和后 的电压互感器励 研 究［ Ｄ ］华北电力大学 磁 电感变小 ， 此时若系统的对地 电感与对地 电容相 匹配 ， 就形 成 三相 或单相共振 回路 ， 可激 发各种铁磁谐振过 电压 。 工频 和高频铁磁谐振过 电压的幅值一般较高 ，可达额定 值的 ３ 倍 以上 ， 起始暂态过程 中的电压 幅值 可能更 高 ， 危及 电

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。

电压互感器烧毁原因分析及消除措施关键词: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跨越线电压,或两相电压降低、一相电压升高跨越线电压、有接地旌旗灯号发出;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跨越线电压。

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跨越100V。

3铁磁谐振对电力体系安全运行的影响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改动为容性状态,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。

4)发生高零序电压份量,出现虚幻接地和不正确的接地指示。

4常用的消谐方法及优缺点一般来讲,消谐应从两方面动手,即改动电感电容参数以破坏谐振条件和接收与消耗谐振能量以抑制谐振的发生,或使其受阻尼而消失。

1)采用励磁特性较好的电压互感器。

新建或革新变电站电压互感器时尽量采用励磁特性较好的电压互感器。

在一般的过电压下不会进入饱和区,从而不易构成参数婚配而出现谐振。

但电压互感器的励磁特性越好,发生电压互感器谐振的电容参数范围就越小。

电压互感器谐振产生的原因及防范措施浅析一、概述在电力系统中，电压互感器非线性电抗所引起的谐振称作电压互感器铁磁谐振。

这种谐振不仅会导致电压互感器保险熔断，电压互感器烧坏或者爆炸，而且危及电力系统其他电器。

如避雷器爆炸，若绝缘击穿，小电流接地选线装置误动，低周减载装置误动等现象。

电力系统中一些电感、电容元件在系统进行操作或发生故障时可形成各种振荡回路，在一定的能源作用下，会产生串联谐振现象，导致系统某些元件出现严重的谐振过电压。

谐振过电压不仅会在操作或事故时的过渡过程中产生，而且还可能在过渡过程结束后较长时间内稳定存在，直到发生新的操作谐振条件受到破坏为止。

谐振过电压可在各种电压等级的网络中产生，尤其在35kV及以下的电网中，由谐振造成的事故较多，已成为系统内普遍关注的问题。

二、谐振过电压产生原因电力系统正常运行时，电压互感器的励磁阻抗很大，电网对地阻抗呈现容性，三相基本平衡，中性点位移电压很小。

但在某些扰动的情况下，使电压互感器暂态励磁电流急剧增加，电感值下降，单相的电感值有所不同，使中性点出现零序电压。

当电压互感器三相并联零序电抗值与系统的容性阻抗值达到固定振荡频率时，产生谐振现象。

随着系统对地电容值得增加，依次发生高次、基波、1/2等分频谐振。

振荡一旦形成，振荡状态可以实现“自保持”，很长时间不衰减，直到新的扰动产生，改变振荡条件才会消失。

电网运行中，正常时中性点不接地系统PT铁芯饱和、中性点不接地方式发生单相故障、运维人员操作或事故处理方法不当都会产生谐振过电压。

另外设备设计选型、参数不匹配也是谐振过电压产生原因。

所以防止谐振过电压的措施即破坏谐振条件，使参数配合避开谐振区，需要对系统有整体的参数预测，从而调整电网参数。

三、中性点不接地系统谐振的分类中性点不接地系统的谐振分基波谐振、高频谐振和分频谐振三种，谐振一般由接地激发产生，但当向仅带有电压互感器的空母线突然充电时也易产生基波谐振;当发生单相接地时易产生分频谐振，特别是单相接地突然消失(如拉路查找故障线路)时易激发谐振。

电压互感器谐振原因分析及有效防止措施摘要：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，谐振分为三种不同的类型：线性谐振、铁磁谐振、参数谐振，而铁磁谐振过电压现象是电力系统中一种比较常见的内部过电压现象，这种电压持续时间长，甚至能长时间自保持，它是导致电压互感器毁坏的主要原因之一，同时也是电力系统中某些重大事故的诱发原因之一，对电力系统的安全运行构成了极大的威胁，因而有必要对铁磁谐振进行详细分析，找出产生铁磁谐振的根源，并采取有效措施进行防止，保证电力系统的稳定安全运行。

关键词：电压互感器；铁磁谐振；防止措施1.电压互感器铁磁谐振的特点（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。

2.电压互感器铁磁谐振的危害电压互感器发生铁磁诣振的直接危害是：1）由于谐振时电压互感器一次绕组通过相当大的电流，在一次熔断器尚未熔断时可能使电压互感器绕组烧坏。

2）造成电压互感器一次熔断器熔断。

电压互感器发生铁磁谐振的间接危害是：当电压互感器一次熔断器熔断后，将造成部分继电保护和自动装置的误动作，从而扩大了事故。

3.电压互感器铁磁谐振的原因分析3.1产生电压互感器铁磁谐振的必要条件为了分析并联谐振产生的必要条件，把电力系统内如图1所示的三相交流系统一般的电压互感器回路简化为如图2所示的电阻R、电感L、电容C的并联回路。

图1 电压互感器（PT）在电力系统中的接线原理图图2 并联谐振回路图2中R为电感L本身的电阻，IL为感性电流，IC为容性电流，为系统角频率。

电压互感器铁磁谐振产生原因和抑制措施摘要：电力系统的结构可以说是很复杂的，电压互感器铁磁谐振会带来一定程度的影响，其中比较常见的便是烧坏电压互感器，进而导致高压电机跳闸使生产停止，造成经济损失。

文章通过对电压互感器铁磁谐振的产生原因进行分析，提出了几点措施，以供相关部门参考利用。

关键词：电压互感器；铁磁谐振；危害；消除措施1引言通常情况下，直接接地系统和不接地系统共同组成电力系统接地系统。

直接接地系统的特点是容易产生并联谐振，不接地系统的特点是当发生单相接地时，容易出现串联谐振。

长期以来，电网的安全、稳定运行受到电力系统谐振过电压的严重影响和制约。

铁磁谐振在中性点不接地系统中所占的比例比较大。

当前，铁磁谐振问题随着电网的不断发展，在中性点直接接地系统中变得越加突出、严重，发生的概率也在逐渐增大，公司系统多次发生铁磁谐振引起的过电压案例，对电网的冲击很大，危害很深，应引起足够的重视。

2产生铁磁谐振的原因铁磁谐振存在三种情况：直接接地系统对地电容引发的铁磁谐振；不接地系统的单相接地引起的铁磁谐振；断路器端口并联的电容形成的铁磁谐振。

电力系统中许多元件是属于电感性的，如电力变压器、互感器、发电机、消弧线圈为电感元件，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振荡回路，在一定的能量作用下特定参数配合的回路就会出现谐振现象。

由于铁芯电感的磁通和电流之间的非线性关系，电压升高导致铁芯电感饱和，极易使电压互感器发生铁磁谐振。

在中性点不接地系统中，如果不考虑线路的有功损耗和相间电容，仅考虑电压互感器电感与线路的对地电容C，当C大到一定值且电压互感器不饱和时，感抗XL大于容抗XC；而当电压互感器上电压上升到一定数值时，电压互感器的铁芯饱和，感抗XL小于容抗XC，这样就构成了谐振条件，下列几种激发条件可以造成铁磁谐振：（1）当投入电力系统的电力线路长度发生变化时，线路对地电容与线路电阻发生改变。

单相对地电容 C 0 /LF 0. 001
X C /XL 1. 333
电源中性点位移过电压 / pu 3. 02
PT 上过电压 / pu 3. 99
PT 上电流峰值 /A
0. 148
谐振频率 高频
0. 005
Hale Waihona Puke 0. 2673. 58
4. 56
0. 365
高频
0. 010
0. 133
1. 89
2. 65
中 XC
/X L =
1 XC0
/XL, 其中 L 为
PT 在额定电压下的
电感。过电压标幺值基值取为电源电压。 PT 上过
电压和 PT 上电流峰值均取三相中最大的一相。
表 1 三相 PT 均为# 3时合闸激发的谐振情况
T ab. 1 F erro resonance ex cited by sw itch ing when three phasesc PT s are # 3
1. 17
0. 010
1. 13
1. 93 2. 13 2. 10
0. 268 0. 441 0. 613
1 /2 分频 1 /2 分频 1 /2 分频
表 3 三相 PT 均为# 1时合闸激发的谐振情况 T ab. 3 F erro resonance ex cited by sw itch ing when three phasesc PT s are # 1
关键词: 电磁暂态计算程序; 铁磁谐振; 电 压互感器; 励磁特性; 不对称
中图分类号: TM 864
文献标识码: A
文章编号: 1003-4897( 2005) 02-0035-04
0 引言

电压与电流互感器该如何选择？电压与电流互感器该如何选择？1电压互感器选择电压互感器选择主要有选用V/V型，还是选用Y/Y/△（开口三角形）型，以及台数与母线测量电压自动切换等问题。

V/V型只提供三相测量线电压，无单相接地报警功能，主要用于小型变配电站。

Y/Y/△（开口三角形）型可以利用开口三角形电压进行单相接地报警，用于大中型变配电站。

采用变电站综合自动化系统后，作为单相接地保护的第二判据。

对于小型变配电站，10kV进出回路比较少，两路进线运行方式为一供一备时，对于单母线分段也可以只设计一台电压互感器，安装在母线隔离柜内，为内部计量提供测量线电压。

因为无论主电源送电或备用电源送电，母联断路器都处于合闸位置，两段母线均带电。

只有在检修一段母线时，电压互感器才断开。

两段母线设计两台电压互感器，如果再设计母线电压自动切换时，二次侧必须设计自动断开断电保护点，否则母线电压自动切换后，100V电压通过电压互感器会使一次侧出现10kV电压。

两路电源进线需要备自投，而且要求来电自恢复时，应设计线路电压互感器，或将电压互感器安装在电源进线柜之前，这两点都需要取得当地供电部门同意。

对于有高压电动机的变配电站，为保证电压互感器故障时高压电动机低电压保护不误动作，应设计两段母线测量电压自动切换。

切换整定时间应小于高压电动机低电压保护的动作时间，对于无高压电动机的变配电站为了保证在电压互感器故障时，电能计量不受到影响也需要设计两段母线测量电压自动切换。

两段母线测量电压自动切换应与电源进线及母联连锁，只有在两路电源进线同时合闸，或有一路电源进线与母联合闸时才允许自动切换。

不应加电压互感器手车位置或隔离开关连锁，否则自动切换无法实现。

V/V型无中性点只能取得线电压，可选用两个单相电压互感器组成。

如果二次侧需要接地时只能将B相接地。

Y/Y型有三相三柱式，三相五柱式与三个单相电压互感器三种形式。

三相三柱式用于高压侧中性点接地的供配电系统。

五、关于电压互感器的铁磁谐振及其消谐措施。

1、谐振条件在中点不接地系统中，由于接地保护的需要，三相电压互感器的中点是直接接地的，因此电压互感器与电网线路对地电容并联而形成谐振回路，电磁式电压互感器的电感是非线性的，这种谐振回路为非线性谐振回路，或称铁磁谐振回路，如图5-1。

通常，在正常运行时，电压互感器的感抗X L远大于电网对地电容的容抗X C，即X L与X C不会形成谐振，但由于某些原因，例如单相接地故障、线路合闸、雷电冲击等等，使电压互感器的电感量发生变化，如果X L与X C匹配合适则将产生谐振。

由于电网中点不接地，正常运行时互感器中点N＇和电源中点对地同电位，即中点不发生位移，当发生谐振时，互感器一相、两相或三相绕组电压升高，各相对地电位发生变动，但因电源电势由发电机的正序电势所固定，E A、E B、E C保持不变，在电网这一部分对地电压的变动则表现为电源中点发生位移，而出现零序电压，这就是说，谐振的发生是由于中点位移而引起的。

假定当A相电压下降，B、C相电压升高，则A相显容性，而B、C相显感性，等值电路图如图5-2所示。

如图，三相中各阻抗不对称，电源中点产生位移，在一定条件下将产生谐振。

根据图5-1，解出中点位移电压如下式：（1），代入得：（2）由（2）式可看出，当时则U0无穷大，即要发生谐振，这也意味着只有当电压互感器的感抗与线路容抗在一定比例下，谐振才会产生。

有人（HA.Peterson）对此曾做了专门的模拟试验，得到了谐振范围的曲线，如图5-3b所示。

模拟试验用互感器的V-A特性如图5-3 a。

5-3 a非线性电感的伏安特性曲线U—试验电源相电压U —非线性电感额定电压I*—电流标幺值5-3b 不同谐振区域，—额定线电压下非线性电感的励磁感抗从图5-3b可看出，谐振有可能是分频谐振（低于工频，一般为工频），也可能是工频谐振，或高频谐振。

图5-3b中X C为线路的每相对地电容（线性的），X L为电压互感器每相绕组在电压下的励磁感抗。