铁磁谐振过电压.doc

电压互感器铁磁谐振过电压浅析摘要：高压系统中的铁磁谐振过电压是电力系统常见的过电压之一，是由于变电站倒闸操作或在运行时接地故障消除等原因引起的，其实质就是电磁式电压互感器励磁特性饱和，激发铁磁谐振。发生铁磁谐振过电压，不但对大量电力设备和系统安全运行带来危害，还严重危及人身安全，必须予以足够重视和防范。关键词：铁磁谐振 过电压 防范措施一、引言由于10kV设备多为高压三相设备，当单相接地时，为了保证三相电压还能继续保持平衡、对称的关系，系统能够持续运行，提高供电可靠性，因此10kV系统多采用不接地运行方式。为了能正确识别单相接地故障，并对电网电压进行监测，这就需要10kV系统中的电压互感器中性点接地。当母线空载或出线较少时，因合闸充电或在运行时接地故障消除等原因的激发，会使电压互感器过饱和，则可能产生铁磁谐振过电压，出现相对地电压不稳定、接地指示误动作、电压互感器高压保险丝熔断等异常现象，严重时会导致电压互感器烧毁，继而引发其它事故。二、铁磁谐振过电压原理铁磁谐振仅发生在含有铁芯电感的电路中。当电感元件带有铁芯时（如变压器、电压互感器等），一般都会出现饱和现象，这时电感不再是常数，而是随着电流或磁通的变化而变化，在满足一定条件时，就会产生铁磁谐振现象。铁磁元件的饱和特性，使其电感值呈现非线性特性，所以铁磁谐振又称为非线性谐振。为探讨铁磁谐振过电压最基本的特性，可利用图1的L-C串联谐振电路进行分析。假设正常运行条件下，其初始感抗大于容抗（L 1/C），电路不具备谐振的条件，而电感线圈中出现涌流时就有可能使铁芯饱和，感抗下降，使L = 1/C，满足串联谐振条件，产生谐振。图1 串联铁磁谐振电路图2为铁芯电感和电容上的电压（UL、UC）（有效值）随电流变化的曲线。UC为一直线；在铁芯为饱和时UL基本上是一直线，当电流增大，铁芯饱和后，电感值减小，UL不再是直线，因此两条伏安特性曲线必相交，这时产生铁磁谐振的前提。产生铁磁谐振的必要条件：L0 1/C，L0为未饱和时的电感值。图2串联铁磁谐振电路伏安特性曲线铁磁谐振是电力系统自激振荡的一种形式，是由于变压器、电压互感器等铁磁电感的饱和作用引起的持续性、高幅值谐振过电压现象。三、铁磁谐振过电压危害铁磁谐振过电压分为工频、分频和高频谐振过电压，常见的为工频和分频谐振。当电压互感器的激磁电感很大时，回路的自振频率很低，可能产生分频谐振；当电压互感器的铁心激磁特性容易饱和时或系统中有多台电压互感器、并联电感值较小、回路自振频率较高时，则产生高频谐振。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，危及电气设备的绝缘结构。工频谐振过电压可导致三相对地电压同时升高，或引起虚幻接地现象。分频铁磁谐振可导致相电压低频摆动，励磁感抗成倍下降，过电压并不高，一般在2倍额定值以下，但感抗下降会使励磁回路严重饱和，励磁电流急剧加大，电流大大超过额定值，导致铁心剧烈振动，使电压互感器一次侧熔丝过热烧毁。四、铁磁谐振过电压防范措施1、选用励磁特性较好的电磁式电压互感器或只使用电容式电压互感器。2、在电磁式电压互感器的开口三角形中，加装R0.4Xm的电阻（Xm为互感器在线电压下单相换算到辅助绕组的励磁电抗）。或当中性点位移电压超过一定值时，以零序过电压继电器将电阻投入一分钟，然后再自动切除，目前设计中一般采取开口三角加消谐器的措施。 3、采取临时的运行操作措施，如投退某些电容电流较大的设备或线路等。 4、电压互感器中性点串入消谐器，其原理是串入一个50 k-100 k的非线性电阻。 五、总结总通过研究，我们可知道在电压互感器中性点加消谐器、采用抗谐振型电压互感器或在中性点串单相电压互感器的方法，在线路单相接地时能够使电压互感器各相绕组电压均能保持在正常相电压附近而不会饱和，从而很好地抑制铁磁谐振，降低电压互感器一次侧电流，同时亦保持了接地指示装置对零序电压幅值和相位的灵敏度，其优点较为突出。我供电公司通过加强电压互感器一次侧中性点上消谐器的检查与巡视，效果明显，运行至今未出现过电压互感器保险熔断与“虚幻接地”现象。参考文献：1、汪伟.电压互感器饱合引起铁磁谐振过电压的定性分析与仿真试验.变压器.2009，46（2）：36-39。2、沈宗阳.中性点不接地系