摘要介绍铁磁谐振的产生原因及其现象，分析其对电力系统安全运行的影响，从设备、技术和运行等方面介绍消谐方法并提出具体

措施。

关键词电压互感器；烧毁；消除措施

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。

1铁磁谐振产生原因（主要分析中性点不接地系统）

中性点不接地系统中，为了监视绝缘，发电厂、变电所的母线上通常接有Yo接线的电磁式电压互感器，由于接有Yo接线的电压互感器，网络对地参数除了导线和设备的对地电容Co外，还有互感器的励磁电感L，由于系统中性点不接地，Yo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唯一金属通道。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。电压互感器铁心饱和引起的铁磁谐振过电压是中性点不接地系统中最常见和造成事故最多的一种内部过电压。在实际运行设备中，由于中性点不接地电网中设备绝缘低，树障以及绝缘子闪烙等单相接地故障相对频繁，一般说来，单相接地故障是铁磁谐振最常见的一种激发方式。

2铁磁谐振的现象

铁磁谐振分为：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，其运行方式的主要特点是单相接地后，允许维持一定的时间，一般为2h不致于引起用户断电。但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，并且在过电压的作用下极易造成第二点接地发展为相间短路造成设备损坏和停电事故，严重威胁电网安全运行。

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，可导致逆序分量胜于正序分量，从而使小容量的异步电动机发生反转现象。

4）产生高零序电压分量，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，消谐应从两方面着手，即改变电感电容参数以破坏谐振条件和吸收与消耗谐振能量以抑制谐振的产生，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改造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，从而不易构成参数匹配而出现谐振。但电压互感器的励磁特性越好，产生电压互感器谐振的电容参数范围就越小。虽可降低谐振发生的概率， 但一旦发生，过电压、过电流更大。

2）在母线上装设中性点接地的三相星形电容器组，增加对地电容这种方法，当增大各相对地电容Co，使XCo/XL＜0.01时（谐振区为小于0.01或大于3）回路参数超出谐振的范围，可防止谐振。如果零序电容过大或过小，就可以脱离谐振区域，谐振就不会发生。

3）电压互感器高压侧中性点经电阻接地，由于系统中性点不接地，Yo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唯一金属通道。系统单相接地有两个过渡过程，一是接地时；二是接地消失时。当系统某相接地时，该相直接与地接通，另两相对地也有电源电路（如：主变绕组）成为良好的金属通道。因此在接地时的三相对地电容的充放电过程的通道，不会走电压互感器高压绕组，就是说发生接地时电压互感器高压绕组中不会产生涌流，因为已有某相固定在地电位，也就不会发生铁磁谐振。但是当接地消失时，情况就不同了。在接地消失的过程中，固定的地电位已消失，三相对地的金属通道已无其他路可走，只有走电压互感器高压绕组，即此时三相对地电容（零序电容）3Co中存储的电荷，对三相电压互感器高压绕组电感L/3放电，相当一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。在高压绕组中性点安装电阻器Ro后，能够分担加在电压互感器两端的电压，从而能电压互感器中的电流，特别是断续弧光接地时流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，相当于改善电压互感器的伏安特性。

4）电压互感器一次侧中性点经零序电压互感器接地，此类型接线方式的的电压互感器称为抗谐振电压互感器，其原理是提高电压互感器的零序励磁特性，从而提高电压互感器的抗烧毁能力。但是应注意到，电压互感器中性点仍承受较高电压，且电压互感器在谐振时虽可能不损坏，但谐振依然存在。

5）电压互感器二次侧开口三角绕组接阻尼电阻，用于消耗电源供给谐振的能量，能够抑制铁磁谐振过电压，其电阻值越小，越能抑制谐振的发生。若R＝0，即将开口三角两端短接，相当于电网中性点直接接地，谐振就不会发生。但在实际应用中，由于原理及装置的可靠性欠佳，这些装置的运行情况并不理想。二次侧电子消谐装置仍有待从理论、制造上加以完善。在单相持续接地时，开三角绕组也必须具备足够大的容量；这类消谐措施对非谐振区域内流过电压互感器的大电流不起作用。

6）中性点经消弧线圈接地。经消弧线圈接地有以下优点：①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，可以使运行部门有足够的时间启动备用电源或转移负荷，不至于造成被动；②系统单相接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；③由于接地电弧的时间缩短，使其危害受到，因此也减少维修工作量；④由于瞬时接地故障等可由消弧线圈自动消除，因此减少了保护错误动作的概率；⑤系统中性点经消弧线圈接地可有效抑制单相接地电流，因此可降低变电所和线路接地装置的要求，且可以减少人员伤亡，对电磁兼容性也有好处。

可见，中性点谐振接地是中压电网（包括电缆网络）乃至高压系统的比较理想的中性点接地方式。但是由于不适当操作或某些倒闸过程会导致局部电网在中性点不接地方式下临时运行，所以这种系统也会发生过电压互感器谐振，同时安装消弧线圈自然会增加投资，此外，消弧线圈自身的维护和整定还需要不断的完善。

5从运行操作方面去防止谐振的发生

以上是从设备、技术方面考虑，我们还要从运行操作方面去防止谐振的发生。

1）控制XcE/XL的比值，尽量躲开谐振区。①当XCo/XL≤0.01或

XCo/XL≥3时不产生铁磁谐振。②当运行相电压Up除以额定电压Un等于0.58时极易发生分频或基波铁磁谐振。③改变运行方式，以改变网络参数，消除谐振。④当电压互感器的XL一定时，增加对地电容Co，XCo将减小，XCo/XL的比值也随之减小，是防止铁磁谐振发生的有效方法。倒闸操作中增加Co的方法一般有：外接电容、介入空载线路或空载变压器、介入电缆线路、拉母联或分段断路器等。

2）控制电源电压、降低铁磁谐振的工作点，使Up/Ue≠0.58。

3）注意倒闸操作中的操作步骤。①当参数处在串联谐振范围时，母线停电的操作顺序：先拉母线电压感器，以切断L，再拉母联断路器，送电时顺序相反；如：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时，为防止合上两侧刀闸后因断开电容的耦合作用有可能与空母线电磁式电压互感器产生串联谐振，应先合上开关，后合电压互感器刀闸，如属新安装的电磁式电压互感器投产时应考虑带上互感器对母线充电。②运行中注意监视备用母线的情况，发现异常，及时进行处理。热备用母线，如发现母线电压又指示时，应首先考虑是否发生了串联铁磁谐振。此时应尽快合上母联断路器将C短接或拉开TV隔离开关；如在系统运行方式和倒闸操作过程中出现了开关断口电容与空母线电磁式PT造成的串联谐振，不管是合开关时出现的谐振过电压，还是拉开关后出现的谐振过电压，最直接有效的办法是迅速拉开或合上主开关或母联开关。如上述措施无法实现时，应迅速汇报调度，合上备用线路开关。由于谐振时电压互感器一次绕组电流很大，应禁止用电压互感器或直接取下一次侧熔断器的方法来消除谐振。③当变压器向接有TV的空载母线合闸充电时，应将变压器中性点接地或经消弧线圈接地。④系统发生并联谐振时，应瞬间短接TV开口三角形绕组，有时也可以消除谐振，尤其是分频谐振特别有效。

6针对我局烧毁电压互感器采取措施的建议

1）实测35kV及10kV线路电容电流，根据情况考虑是否采用消弧线圈（必须要做的）。

2）购买电压互感器时应考虑励磁特性强的电压互感器。

3）可采取简单二次消谐，即在开口三角处并接电阻或灯泡（传统方法）。

4）采取一次消谐，即采用带消谐装置的电压互感器。

5）操作人员在倒闸操作时应注意操作顺序，同时应根据运行经验判断谐振现象前兆，以便及时切断产生谐振的途径。

参考文献

[1]西北电力设计院编.电力工程电气设计手册.水利电力出版社.

[2]华北电业管理局编.变电运行技术问答.

[3]张全元主编.变电运行现场技术问答.下载本文