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很多危害，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，造成不可预估的经济损失。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
电压互感器广泛用于电力系统，起着隔离高电压与变换电压的作用，对电力系统和电力设备的安全性与可靠性有着十分重要的意义。然而，由于一般所用电磁式TV 的电磁特性、线路与设备的接地电容，使得系统产生铁磁谐振，出现误发接地信号、烧毁高压熔断器，甚至使TV 也过热烧毁、喷油爆炸，严重影响电力系统的安全运行。
1.电压互感器铁磁谐振产生的原理及理论分析
1.1产生的原理
6-10KV 配电系统正常运行时， 电压互感器的各相感抗相等，中性点电压等于零；当配电系统发生断线、雷击、或因大树等原因造成单相接地短路故障时，根据《继电保护原理》可知，接地故障相电压将降到接近于零，而非故障相对地电压上升√3 倍，从而导致中性点位移。而此时，继电保护不动作于跳闸，只动作于信号，配电网允许单相接地故障运行一段时间（一般为2 小时），待查找出故障点或不能及时处理时才人工跳闸。在故障点切除前，接地点由于电阻较大且接触不良，将出现瞬燃瞬熄的电弧放电，造成电压瞬高瞬低，而电压互感器在电磁振荡的激励下极易产生磁饱和，暂态励磁电流急剧增大，电感下降，从而引发铁磁谐振。
1.2理论分析
根据《电工学》谐振原理可知， R、L、C 串联电路中，在正弦激励下，当端口的电压相量U 与电流相量I 同相时，这一工作状态称为谐振。R、L、C 串联电路发生谐振时的条件为：
I m[Z(jω)]＝0；或arg[Z Z(jω)]＝0
即有：ωL＝1/ωc
因此，当感抗大于容抗（XL＞XC）时，回路不具备谐振条件，但在电压互感器铁芯磁饱和后，由于其电感减小，当电感降到满足XL＝XC时，即具备谐振条件，从而产生谐振过电压。（只有在XC/XL≤0.01 时，才不会发生谐振）。
从以上分析可知， 在中性点不接地的6-10KV 配电系统中，产生铁磁谐振的必要条件是：(1） 配电系统产生电磁振荡（如单相接地故障）(2） 电压互感器在电磁振荡的激励下，产生磁饱和。
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2.电磁谐振消除措施
2.1电压互感器一定要使用高质量产品
高质量的产品对于使用者的体验非常高，所以应该选用高质量的电压互感器，其磁性质量也很高。伏安特是检验一个电压互感器好坏的重要标准，触发谐振的速度需要感抗的快速变化，而低质量的电压互感器是很难进入充分的饱和区的，所以触发谐振效果不好。电压互感器的做工材料和质量越高，产生铁磁谐振的指标范围就越窄，触发谐振的能力越差。换另一个角度来说，这也是解决问题的唯一途径，然而作用效果并不突出。额定磁密是反应互感器感应灵敏度高低的指标，有许多的因素可以制约到互感器的质量和制作过程，例如材料的价格和厂家规模的大小等，所以电磁互感器的质量不会特别灵敏，它的性能也不能随着时间推移而不断上升。
2.2电压互感器在同一个网络系统中的安装数量影响功能
电压互感器的数量是决定感抗变化幅度的唯一因素，电压互感器的数量越大，网络的敏感功能越差，感抗的变化范围越窄，谐振运动发生概率越大。所以在每一个网络系统里，只能存在一个互感器接地，这个互感器就是电源方向的，其他的互感器都应该除外。如果其他互感器不能除外，就需要把互感器接地的连接位置切断，在客户应用互感器时应该尽可能的保证它们悬空使用，把互感器作为单一作用的装置。
2.3在电压互感器一次侧中性点经电阻接地
这种方法作为常用消谐方法，也经常被称作一次消谐。在此系统中，电网中仅有的金属性对地通道便是母线PT 的一次绕组中性点接地。在单相接地的故障被消除的时候，电网对地电容通过互感器一次绕组中性点有一个充放电的过渡过程。有相关的试验研究表明，此时的电流数值可以达到很高，甚至是会超过电压互感器励磁电流的几百倍。通过前文所述，我们知道，高电流会导致铁磁饱和，造成一系列的故障发生。采用此种方法后，可以有效的减缓电流，保护高压熔断器，抑制铁磁谐振现象的产生，减少经济损失。
2.4消弧线圈法
当接地的方式采用穿过消弧线圈中性点的方法时，消弧线圈的电感指标远远小于电压互感器的励磁电感，这样一来便不能达到磁铁谐震发生的阈值而使之不能发生。通过互感器的电流也需要由消弧线圈的指标来决定，这样一来消弧线圈可以间接的保护电压互感器。
3.总结
由于电力系统运行状态突变等原因，使得系统对地电容或系统电感发生变化，一旦满足并联谐振或串联谐振的条件，就产生铁磁谐振，影响电网的可靠运行，甚至损坏电力设备。采取相关消除消谐措施，就能确保电网的安全稳定运行。
参考文献:
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[2]贺秋丽，李如琦，等.铁磁谐振实验开发及其研究[J].电气电子教学学报，2011，33（4）：100-103.
论文作者:刘牛,陈亚新
论文发表刊物:《电力设备》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/28
标签：电压互感器论文; 谐振论文; 互感器论文; 感抗论文; 电流论文; 系统论文; 故障论文; 《电力设备》2018年第1期论文;