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摘要： 本文阐述了电磁式电压互感器铁磁谐振的产生的原因，介绍了使用中性点接消谐电阻或零序电压互感器抑制铁磁谐振的两种方法。
关键词：电磁式电压互感器；铁磁谐振；消谐电阻；零序电压互感器
1引言
铁磁谐振是指含有非线性电感（如铁芯电感元件）的串联震荡回路中的谐振。它分为基波谐振、高频谐振及分频谐振。
电磁式电压互感器低压侧由于测量精度要求一般负载很小，高压侧的励磁感抗则很大，在系统合闸、系统发生单相接地故障、接地故障突然产生或消失时，会引起电压互感器铁芯不同程度的饱和。此时，与设备电容或导线对地电容将构成特殊的谐振回路，可能激发起各种谐波的非线性谐振现象。
2铁磁谐振产生的原因
三相母线上的电压互感器相当于非线性电感，母线线间电容C0及相对地又存在电容Ce，
则等值电路可化做电感，电容并联又和电容串联的电路。如图1所示
由图3可以看到满足E=ΔU条件的有三个工作点（a、b、c）。此时采用小干扰判别法，当扰动式电流Ib瞬间降至Ib1，相应的ΔU1升高，使ΔU1>E，为满足电动势平衡条件，电感上产生亦附加瞬间压降Ldi/dt为负值，以使电流被迫减小，直至Ia为止，即工作点由b点移至a点。反之当扰动式电流Ib瞬间降至Ib2时，工作点会由b点移至c点.可以得出a、c两点为稳定工作点，而b点为不稳定工作点可不做考虑。当回路工作在a点时，UC<UL整个回路呈感性，作用在电感电容上的电压均不高，电流也不大。因此a点为非谐振工作点。当电源电动势E增至Um时，回路的工作点将由a点上升至m点，此时电压如果继续增大，为满足电动势平衡，工作点将有m点突变至n点。此时UC>UL电源电压的相位发生翻转，并且经过了经过了谐振点e，电流急剧增大，在电容和电感上都将出现较高的过电压。由于冲击扰动得逐渐消失，电源电动势的工作点降至c点工作，因此c点为谐振工作点。 冲击干扰的来源往往是系统发生故障、故障消失、合闸等。这些都可能造成电感两端短时电压升高或铁芯电感出现涌流，导致工作点由a点转移至c点，发生铁磁谐振。但这些过程有时很严重，有时却很轻微，并不是所有的外激发都回引起谐振，而是具有明显的随机性。
3 抑制铁磁谐振的方法
3.1 电磁式电压互感器中性点接消谐电阻
由于回路中串入消谐电阻，此时等值电路中R不等于零，回路的全压降ΔU1应为ΔU1= 。
仍采用作图法进行分析，电阻R的伏安特性曲线UR=RI，为一条斜率为R的直线。由ΔU与UR的特性曲线叠加可做出ΔU1的特性曲线。
如图4 所示
由图4可以看出当回路中人为串入电阻R时，谐振工作点c将转移至c1,回路的电流减小了，UC、UL也有所下降。当电阻R足够大时，回路的特性曲线将变为ΔU2。此时e点点位将高于电动势E的电位，即IeR>E,可写成R>E/Ie.则此非线性电感回路在其电动势E的作用下只有非谐振工作点a，而无谐振工作点c，从而消除了产生工频谐振的可能性。
综上所述消谐电阻在运行电压下呈现高阻抗，可以有效地抑制铁磁谐振的产生。当系统发生单相接地或短路等事故时，中性点消谐电阻将呈低阻抗。一方面在中性点发生位移时使中性点直接接地，降低中性点的电位，另一方面当系统发生单相接地或短路等事故时必然产生零序电流分量，此时中性点消谐电阻将呈现低阻抗可为零序分量提供回路，使二次回路的继电器可以正确的动作。从而保护电压互感器不受到损伤。
对于分级绝缘的电压互感器其中性点不能通过消谐电阻接地，必须直接接地。这是由于分级绝缘的电压互感器一次绕组末端的绝缘水平较低，等同于二次绕组的绝缘水平，且与二次绕组距离较近，当中性点电位发生位移时，中性点在瞬间会呈现较高的电位，造成电压互感器末端对地绝缘击穿或对二次绕组放电，严重时可能会烧损电压互感器二次绕组绝缘。
3.2 电压互感器中性点接零序电压互感器
若电压互感器的绕组是全绝缘的，则可在电压互感器高压侧的中性点与地之间再接一台电压互感器，作为零序电压互感器。
这种接线一方面可以增加母线上的感抗，使谐振条件不容易满足。另一方面当系统发生单相接地、短路等事故时，可以改变电压互感器电压的分布，降低每台电压互感器的电压，使其电压互感器的铁芯不易饱和，从而达到抑制铁磁谐振的目的。
4 结论
4.1 铁磁谐振是由于电磁式电压互感器铁心的非线性特性而产生的一种特殊的谐振回路。
4.2 产生铁磁谐振的原因是由于受到外激发使电压互感器铁芯饱和，感抗由大变小和容抗达到谐振条件。
4.3 全绝缘电压互感器中性点接消谐电阻可以有效地抑制铁磁谐振，而分级绝缘电压互感器中性点必须直接接地。
4.4 全绝缘电压互感器中性点再接一台电压互感器作为零序电压互感器，这种方法可以抑制电压互感器铁芯过饱和，从而起到了防止铁磁谐振的作用。
本文只介绍了以上两种措施，还有很多方法可以起到抑制铁磁谐振的方法。例如，电压互感器开口三角串电阻、利用继电器瞬间短接开口三角、改变运行方式等方法，但效果没有以上两种方法明显。
参考文献
[1] 辽宁省职工教育教材.高电压技术[M]。辽宁：工人出版社，1985.
[2] 周泽存，沈其工，方瑜，王大忠.高电压技术（第二版）[M].北京：中国电力出版社，2004.
[3] 陈化钢.电气设备预防性试验方法[M].榴城：水利电力出版社，1996.
论文作者:李建民,杨宝伟
论文发表刊物:《电力设备》2016年第16期
论文发表时间:2016/11/7
标签：电压互感器论文; 谐振论文; 回路论文; 电阻论文; 电感论文; 工作论文; 电动势论文; 《电力设备》2016年第16期论文;