基于ATP_EMTP的PT铁磁谐振与消谐措施研究

电磁式电压互感器引发铁磁谐振原因及消谐措施分析近年来，在35kV及以下中性点不接地系统中，电磁式电压互感器饱和引发的铁磁谐振过电压，熔断压变熔丝，烧毁电压互感器，甚至是系统事故案例恨多。

那么，一起了解下系统中的电压互感器有什么作用？电压互感器主要是用来给测量仪表和继电保护装置供电，用来测量线路的电压、功率和电能等，对电力系统很重要。

根据电压互感器行业市场运行的数据现状，了解到配电网电压互感器使用类型占比如下图。

由于电磁式电压互感器存在铁芯，在励磁特性曲线中，当施加的励磁电流增加，而激励出电压值增加幅度较小或不变，出现拐点。

即随着励磁电流的增加，激励出的电压变化很小或不变（在这过程中电感是下降），称为PT的饱和特性。

电压互感器的空母线突然合闸、系统发生单相接地故障。

在这两种情况下,电压互感器一次电流都会出现很大的励磁涌流;使电压互感器一次电流增大60倍左右,造成电压互感器饱和，从而诱发电压互感器产生过电压。

电压互感器发生铁磁谐振时系统的线电压指示不变,还可能引起其高压侧熔断器熔断,造成继点保护和自动装置的误动作，不仅会给电压互感器造成损害，严重时还可能影响电网安全运行。

通常情况下发生铁磁谐振时会产生以下危害：（1）在一次熔断器尚未熔断时;可能使电压互感器烧毁。

（2）在一次熔断器熔断时,则无法读取系统的正确电压值。

系统发生铁磁谐振，通常采用以下消除措施：（1）当只带电压互感器的空载母线产生基波谐振时;应立即投人一个备用设备,改变电网参数,消除谐振。

（2）当发生单相接地产生电压互感器分频谐振时,应立即投人一个单相负荷。

由于分频谐振具有零序性质,故此时投人三相对称负荷不起作用。

（3）铁磁谐振造成电压互感器一次熔断器熔断或电压互感器烧毁，应加装KLMP系列流敏型消谐器和KLMP系列微机消谐装置，消除铁磁谐振，使电压互感器的正常运行。

综上可知，35kV及以下中性点不接地系统中，选用全绝缘电磁式电压互感器加装KLMP系列流敏型消谐装置，有效防止铁磁谐振过电压，确保设备安全运行。

配电网铁磁谐振及其消谐方法研究发表时间：2020-09-23T02:33:18.134Z 来源：《河南电力》2020年4期作者：王博1 石家炜2[导读] 铁磁谐振过电压是中性点不接地配电网系统中一种常见现象。

文中论述了不同类别铁磁过电压的产生机理，介绍了相关特点，提出了抑制铁磁振荡的方法。

（1.南方电网能源发展研究院广东省广州市 510000；2..重庆大学重庆 400044）摘要：铁磁谐振过电压是中性点不接地配电网系统中一种常见现象。

文中论述了不同类别铁磁过电压的产生机理，介绍了相关特点，提出了抑制铁磁振荡的方法。

关键词：中性点不接地系统；铁磁谐振；过电压；消谐措施Abstract：Ferromagnetic resonance overvoltage is a common phenomenon in neutral point ungrounded distribution network systems. This paper discusses the generation mechanism of different types of ferromagnetic overvoltage，introduces related features，and proposes methods to suppress ferromagnetic oscillation.引言在中性点不接地配电网系统中，通常装设铁磁式电压互感器（以下简称PT）监测母线电压。

若经大扰动或操作，PT的非线性铁芯会产生单相或三相共振回路，形成中性点偏移，产生谐振过电压，较易引发PT事故。

因此，研究PT谐振的各类发生机制与消谐措施方式的分析十分重要。

1 配电网铁磁谐振分析1.1 铁芯谐振产生原因电力系统中包含许多电感和电容元件，电感元件包括电力变压器、互感器、发电机、消弧线圈以及线路导线等；电容元件包括线路导线对地电容、补偿串并联电容等。

电压互感器的铁磁谐振及消谐措施分析对电压互感器铁磁谐振产生的危害、原因、现象进行阐述，提出了各种有效的电压互感器消谐措施，并对其原理和优缺点逐一进行分析、比较。

标签：电压互感器；铁磁谐振；消谐1 概述电力系统是一个复杂网络，其中存在着许多感性或容性的元件，电感元件包括发电机、变压器、消弧线圈、电抗器、电压互感器等，电容元件包括输电线路、电容补偿、高压设备的杂散电容等。

各种电感、电容元件在电力系统中形成不同的LC振荡回路。

在正常工况下，电力系统稳定运行不会出现振荡。

在外界的激发条件下，比如进行某种倒闸操作或系统发生故障时，电网参数发生变化达到某种特定匹配，系统就可能发生谐振。

例如中性点不接地系统中，由电压互感器和线路对地电容之间、受电变压器和相间电容之间构成的振荡回路，在发生单相接地故障时都有可能激发谐振发生。

电压互感器这类带铁芯的电感元件，在正常工作电压下铁芯工作于线性区，磁通密度并不高，在过电压下铁心会迅速饱和，电感值随之减小，从而与电容匹配发生谐振，这时的谐振称作铁磁谐振。

铁磁谐振过电压可以在3～220千伏的任何系统中发生，特别是在35千伏及以下的电网中，很多内部过电压事故都是由铁磁谐振引起的。

铁磁谐振引起的过电压持续时间长，甚至可能长期存在，严重威胁系统安全。

2 铁磁谐振产生原因及现象电压互感器谐振回路是由电压互感器的非线性电感和电网对地电容构成的。

电压互感器带有铁芯，容易出现饱和现象，电感值会随着电流或磁通的变化而变化。

正常运行时，电压互感器的感抗很大，远大于电网对地电容的容抗，此时不具备谐振条件，系统保持稳定状态。

在外界的激发条件下，如单相接地故障突然消失、线路合闸、雷电冲击等，可能造成互感器励磁电感饱和，感抗降低，与电网对地电容匹配激发谐振。

由电压互感器铁磁谐振造成的过电压，因为不同的网络参数和外界激发条件，大致可分为三类：工频谐振过电压、高频过电压、分频谐振过电压。

发生工频谐振过电压时，其现象表现为两相（饱和相）对地电压升高，一相（非饱和相）对地电压降低，该现象类似于单相接地故障。

铁磁谐振及其抑制措施的研究与实际应用作者：李华刘帅钟国平来源：《机电信息》 2015年第30期李华刘帅钟国平（广东粤港供水有限公司，广东深圳518021）摘要：中性点不接地电网中，电压互感器的励磁特性导致铁磁谐振经常发生，严重影响了系统安全运行。

现对该现象产生的原因进行分析，并介绍一种简单、经济、安全的措施来抑制铁磁谐振，同时在实际运行中证明了该措施的可靠性。

关键词：电压互感器；励磁特性；开口三角；消谐电阻0引言电磁式电压互感器被普通使用于6～35kV不接地电网中，其励磁特性使得某些情况下易出现铁磁谐振现象，严重威胁了系统的安全运行。

1简化模型1.1系统等值电路模型太园泵站6kV系统为中性点不接地系统，采用单母分段运行方式，两段母线各安装一个电磁式电压互感器来监视母线三相电压，电压互感器一次侧绕组采用星形接法，中性点直接接地，其等值电路如图1所示［1］。

E1、E2、E3—电源三相电动势L1、L2、L3—电压互感器各相对地励磁电感C0—空载母线对地电容1.2电压互感器非线性特性模型太园泵站电压互感器为三相五柱式，当电压互感器电流较小时，U与I基本成正比关系。

根据公式L=d�dt，电压互感器各相励磁电感基本为一固定常数。

当电流逐渐增大到一个门槛值时，铁芯工作于饱和状态，此时铁芯中的磁链�并不是随电流I的增大而线性增大，�与I的关系呈现出非线性状态，此时电感L已经不再为一固定常数，而是随着电流I增大而逐渐减小。

2中性点位移电压当电力系统处于正常运行状态时，流经电压互感器的电流较小，电压互感器工作在正常状态，其各相励磁电感与电容并联后的导纳为：Yi=ωC0-1ωLi（i=1，2，3）（1）此时三相导纳值相等，电网中性点对地电压为0。

投入只带有电压互感器的空母线、投切空载线路、系统单相接地故障消失等情况，都能造成电网电压的瞬时升高，使得电压互感器相应相的励磁电流增大，此时会导致电压互感器铁芯饱和。

由于三相铁芯饱和程度不同，会造成Yi三相不平衡。

1．前言35kV和10kV系统，是采用中性点不接地系统的运行方式。

这种运行方式的最大优点是系统发生单相接地故障时，系统还可以运行2个小时，在这期间系统接地故障随时都可能自动消除，系统恢复正常运行，这样就避免了频繁发生的单相接地故障时的操作，减少了操作次数，提高了供电的可靠性和连续性。

这种运行方式也有一个弊端，就是容易发生铁磁谐振。

当系统有操作或故障(或扰动)时系统对地电压有低频自由分量出现，使PT对地电压升高，PT一次线圈中出现涌流，涌流可能使铁芯深度饱和，其电感值随铁芯的饱和而减小，这时，有可能出现两种情况：一是PT的一次电流继续增大，烧断PT一次侧的熔断器或烧坏PT；另一种情况是当电感降至ωLXQ=1/ωC(ωo=ω)时，就会导致铁磁谐振。

谐振使得电网三相对地电压不稳定，常使两相电压升高，另一相对地电压降低，这种现象与系统出现单相非金属性接地故障的现象完全一致，不仅使运行人员难以区分，而且容易损坏弱绝缘设备而造成事故。

这些问题长期威胁着我局的安全生产，我们一直在寻求、探索解决这个问题的方法。

2．解决PT谐振常采取的措施为消除和抑制铁磁谐振，通常可以采取以下措施：a、选用励磁特性较好的电压互感器或电容式电压互感器；b、在电压互感器的开口三角形绕组开口端加装非线性阻尼电阻R，可消除各种谐波的谐振现象。

35kV及以下系统中R值一般在10～100Ω范围内；c、在10kV及以下的母线上加装一组对地电容器可避免谐振；d、采取临时倒闸措施，如投入消弧线圈，变压器中性点临时接地，或投入事先规定的某些线路或设备；e、在电压互感器的开口三角形绕组开口端加装线性小阻尼电阻、灯泡等，线性阻尼电阻一般小于1Ω；f、在电压互感器的开口三角形绕组并联多功能微机消谐器；g、PT中性点临时拉开；h、在PT一次侧的中性点与地之间串接RXQ型、LXQ型消谐器；3．解决PT谐振的措施与效果3.1 我局解决PT谐振最先采用的措施是在PT开口三角形绕组开口端加装灯泡。

pt励磁特性对铁磁谐振的影响及检测研究摘要：随着发展速度不断加快的电气化进程，对磁性材料的研究变得越来越重要。

磁特性检测和磁谐振检测是其中的关键技术，本文重点研究了PT励磁特性对铁磁谐振的影响。

首先，介绍了磁性材料的研究背景，磁特性检测和磁谐振检测的概念，其次，介绍了PT励磁特性对铁磁谐振影响的主要因素，并对PT励磁特性对铁磁谐振的检测和研究进行了详细的介绍；最后，对未来的研究方向进行了展望。

本文的研究表明，PT励磁特性对铁磁谐振具有重要的影响，其对磁性材料研究具有重要的现实意义。

Introduction近年来，电气化的发展步伐不断加快，对磁性材料的研究也变得越来越重要。

磁特性检测是研究磁性材料的基础，也是磁性材料研究和发展的关键技术，其中，磁谐振检测是一种重要的检测方法，揭示磁性材料的结构和性能特征。

此外，PT励磁特性对铁磁谐振过程也具有重要的影响，能够改变磁性材料的性能特征，如析出、非等温特性和准温特性。

因此，研究PT励磁特性对铁磁谐振的影响及检测，有助于充分利用磁性材料的潜力，促进磁性材料的发展。

Main BodyPT励磁特性对铁磁谐振有着重要的影响，主要有三个方面：1.影响磁谐振临界温度：PT励磁特性使材料内部磁场强度发生变化，从而改变磁性材料的磁谐振临界温度，进而影响材料的磁性特性。

2.影响可逆性：PT励磁特性可以改变材料的内部环境，从而改变磁性材料的可逆性。

3.影响温度稳定性：PT励磁特性可用于改变磁性材料的温度稳定性，从而改善材料的性能。

鉴于PT励磁特性对铁磁谐振的重要影响，因此，研究PT励磁特性对铁磁谐振的检测和研究可以帮助我们更好地理解和控制磁性材料的磁特性。

首先，对PT励磁特性对铁磁谐振的影响进行检测和研究，可以使用特定的PT励磁特性检测仪，如磁析出检测仪、等温度检测仪，它们能够检测磁性材料的磁谐振临界温度、可逆性和温度稳定性。

其次，PT励磁特性对铁磁谐振的影响可以通过静磁放大器-动态模拟电路实现测量。

第３１卷第５期２００８年ｌＯ月四川电力技术ＳｉｃｈｕａｎＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶ０１．３１，Ｎｏ．５Ｏｃｔ．，２００８中性点不接地系统铁磁谐振仿真分析及谐振信号检测聂炯．郭飞．孙洪成（成都电业局龙泉驿供电局，四川成都６１０１００）摘要：基于电磁暂态仿真程序ＡＴＰ—ＥＭＴＰ，以某１１０ｋＶ变电站为例建立仿真计算模型，本文分析了该变电站３５ｋＶ侧母线Ｐｒ谐振特性及其激发因素。

通过把傅立叶变换和小渡分析相结合实现了对中性点不接地系统谐振母线过电压信号的检测。

仿真模型和计算分析结果对于现行变电站、新建变电站及在线检测系统设计中谐振过电压的抑制和检测问题提供了参考。

关键词：铁磁谐振；；消谐措施；变电站模型；小波分析Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴＰ—ＥＭＴＰｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｒｏｇｒａｍｉｓ８ｐｐⅡｅｄｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｆｏｒｏｎｅ１１ＯｋＶｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｉｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌ，ｔｈｅｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｆｅｒｒｏｒｅｓｏｎａｎｅｅｏｖｅｒ—ｖｏｌｔａｇｅｒｅｓｕｌｔｉｎｇｆｒｏｍｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｐｏｔｅｎｔｉａｌｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ（ＰＩ＇）ｏｆｔｈｅ３５ｋＶｂｕｓｂａｒｉｓｓｔｕｄｉｅｄｄｅｅｐｌｙ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｎＴｃｏｍｂｉｎｉｎｇｗａｖｅｌｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｄｅｔｅｃｔｔｈｅｆｅｒｒｏｒｅｓｏ－ｉｉ脚ｌｃｅｓｉｇｎａｌｆｏｒｔｈｉｓＮｅｕｔｒａｌ—ｉｓｏｌａｔｅｄｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｃａｎｂｅｒｅｆｅｒｒｅｄ，ｗｈｅｎｓｕｐｐｒｅｓｓｉｎｇｆｅｒｒｏｒｅｓｏｎａｎｃｅｏｖｅｒ—ｖｏｌｔａｇｅａｎｄｄｅｔｅｃｔｉｎｇｉｔｉｎｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｓｉｎ跎ｌＦｖｉｃｅａｎｄｎｅｗｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ§ｄｅｓｉｇｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｆｅｒｒｏｒｅｓｏｎａｎｃｅ；Ｆｅｒｒｏｒｅｓｏｎａｎｅｅｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ；Ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｍｏｄｅｌ；ｗａｖｅｌｅｔａｎａｌｙｓｉｓ；中图分类号：ＴＭ８６４文献标识码：Ａ文章编号：１００３—６９５４（２００８）０５—００４３—０６中性点不接地系统中经常会发生由电磁式电压互感器（盯）饱和所引起的铁磁谐振，极易导致电压互感器熔丝熔断，器身烧毁，避雷器爆炸等，严重威胁着电力系统的安全稳定运行…。

浅谈电力系统中的铁磁谐振原因及消除谐振的办法浅谈电力系统中的铁磁谐振原因及消除谐振的办法摘要:本文主要论述了电力系统中的铁磁谐振产生的主要原因、发生谐振时的现象、危害以及消除谐振的办法前言：近年由于泸州电网的快速发展、再加上今年又是电网建设年，泸州电网也进行了大量的改造和扩建工程，大到500kV、小到10kV配网都有较大的变化，使得整个网络变得更加复杂、灵活、坚强。

但就是因为电网结构的较大变化(如中低压电网的扩大，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等)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，给电网安全造成了积大的威胁，如不采取有效的消除措施，可能会造成设备损坏、甚至还会诱发产生更为严重的电力系统事故。

下面就电网中的铁磁谐振谈谈我个人的认识、见解。

一、概述铁磁谐振是由铁心电感元件，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，激发持续的铁磁谐振，使系统产生谐振过电压。

电力系统的铁磁谐振可分二大类：一类是在66kV及以下中性点绝缘的电网中,由于对地容抗与电磁式电压互感器励磁感抗的不利组合,在系统电压大扰动(如遭雷击、单相接地故障消失过程以及开关操作等)作用下而激发产生的铁磁谐振现象;另一类是发生在220kV(或110kV)变电站空载母线上，当用220kV、110kV带断口均压电容的主开关或母联开关对带电磁式电压互感器的空母线充电过程中，或切除(含保护整组传动联跳)带有电磁式电压互感器的空母线时，操作暂态过程使连接在空母线上的电磁式电压互感器组中的一相、两相或三相激发产生的铁磁谐振现象，即串联谐振，简单地讲就是由高压断路器电容与母线电压互感器的电感耦合产生谐振由于谐振波仅局限于变电站空载母线范围内，也称其为变电站空母线谐振。

二、铁磁谐振的现象1、铁磁谐振的形式及象征1)基波谐振：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2)分次谐波：三相对地电压同时升高、低频变动3)高次谐波：三相对地电压同时升高超过线电压2、串联谐振的现象：线电压升高、表计摆动，电压互感器开口三角形电压超过100V三、铁磁谐振产生的原因及其分析：1、铁磁谐振产生的原因：1)、有线路接地、断线、断路器非同期合闸等引起的系统冲击2)、切、合空母线或系统扰动激发谐振3)、系统在某种特殊运行方式下，参数匹配，达到了谐振条件2、串联谐振产生的原因：进行刀闸操作时，断路器隔离开关与母线相连，引发断路器端口电容与母线上互感器耦合满足谐振条件3、电力系统铁磁谐振产生的原因分析电力系统是一个复杂的电力网络，在这个复杂的电力网络中，存在着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，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对铁磁谐振原因进行分析。