铁磁谐振过电压对变电站PT的危害

【摘要】变电站配电系统电压通常在10kV～110kV的高电压，铁磁谐振过电压是造成内部电压互感器烧毁的重要原因。通过对铁磁谐振过电压的回路测量，对其产生的原理进行简要分析，探讨铁磁谐振过电压对变电站电压互感器造成的危害，针对危害提出改进措施和意见，综合提出消谐方案。

【关键词】铁磁谐振 过电压 变电站 电压互感器

铁磁谐振过电压会引起变电站电压互感器的熔丝熔断，发生击穿甚至烧毁的现象，严重影响到变电站仪表和继电器的正常使用，甚至对操作人员造成生命安全的威胁。本文通过分析铁磁谐振过电压产生的原理和现象分析，针对相应问题提出处理措施，防止铁磁谐振过电压对变电站电压互感器的影响，希望能够从根源上消除其产生。

1、 一般资料

1.1. 铁磁谐振

铁磁谐振是指在电流回路中，因为变压器、电压互感器电力过于饱和作用，造成持续高幅度的谐振现象。其主要特点包括：①过电压大小取决于铁芯的电感饱和值大小，一般过电压值不会很大；②铁磁谐振属于持续性现象，当诱发因素消失后仍可保持状态；③铁磁谐振回路中的电感为非线性变化；④铁磁谐振过电压导致回路中电流过大，严重影响到电压互感器的正常运作，造成烧毁等现象。相应的消谐方法包括在电压互感器内部加上阻尼电阻等方法。

1.2 过电压

过电压是一种由于电力系统出现异常超高电压导致的电磁扰动现象。研究电路中产生过电压的原因，通过预测最高过电压值，针对原因采取相应措施对最高过电压值进行限制，保护电力系统正常运行。

1.3 电压互感器

电压互感器（Potential Transformer，简称pt）和变压器原理（电磁感应原理）类似，是一个带铁心用来将电路中高电压转变为低电压的装置。主要由铁芯、两个线圈以及绝缘体构成。当电路在一次绕组线圈上施加电压时，铁心产生一个磁通，根据电磁感应效率，在二次绕组中产生新电压。电压互感器的原理是通过改变一次或二次绕组的线圈匝数，可以产生不同的电压比，从而达到变压的目的。PT的主要作用是，在高电压回路中，保护对电压电流敏感的仪器和继电器正常工作，以及操作人员的安全。在电力系统中，PT应用广泛，主要注意事项如下：①使用PT前必须按标准进行检测，合格后方可通电使用；②保证PT一次和二次绕组正确接线；③对电路分析后筛选适合的PT应用；④PT二端保持回路畅通，一旦出现短路现象立刻断电处理等。

2、 铁磁谐振过电压对变电站影响

2.1 铁磁谐振引发的现象

（1）PT一相电压降低（不为零），与其他两相电压差值过大。

（2）PT三相电压轮流或者几乎同时刻升高，电压表则几乎无明显反应。

（3）PT三相电压同时增大，升高的数值大于回路电压。

（4）电流回路总电压指示无变化。

（5）PT高压端的熔断器断路或者烧损，激发继电保护的措施。

2.2现象发生原因分析

大风、暴雨、雷电等特殊天气情况时，回路的接地系统发生故障，过电压的最大值可能达到PT最高耐值的2-4倍，使得高压熔丝烧毁。与此同时，继电保护没有断开，回路未自动断电，造成电压值忽高忽低，PT在电磁变大的诱发下内部铁心磁性过饱和引起铁磁谐振现象的发生。严重的铁磁谐振过电压会造成变电站PT被击穿甚至烧毁，对电路仪表、继电器和操作人员的生命安全造成威胁。由此分析，变电站PT回路中产生铁磁谐振过电压的原因：①出现接地系统故障产生电磁大幅度振动；②在电磁大幅度振动下，PT内部铁心磁性过饱和。

2.3 危害分析

（1）铁磁谐振发生时，PT内部一次绕组线圈内流经大量电流，可能使PT高压熔丝烧断造成烧毁。

（2）由于过电压导致回路中电流过大，超过串联设备的额定电流，从而引起回路中其它设备（仪表和继电器等）发生损坏，甚至造成烧损、爆炸等事故。

（3）PT内部熔断器烧毁后，造成继电被迫保护等自动保护的措施，从而引起停电等现象发生，造成了极大的连锁后果。

2.4 消谐方法

（1）变更PT的电感或者电容参数，避免产生铁磁谐振现象：①根据变电站输送电压的高低，选择合适的PT类型，优先选择伏安特性优秀的PT，使铁心在电磁振动厉害的电路中，不易产生较强的饱和性，降低铁磁谐振发生的概率；②PT的三相可以分别对地面设置电容器，分担铁心的电磁效应，达到消谐的目的；③在变电站回路中使用多个PT进行串联，使PT间电抗性增大，降低铁磁谐振发生的可能；④使用新的PT备用设备，立刻消除铁磁谐振现象诱发的根源；⑤断开电源，切换至母线的备用电源，改变系统的预设参数，从而保护回路正常运作；⑥立刻断开电源，停电处理一段时间后让铁磁谐振现象消失。

（2）在PT的一次绕组中串入阻尼消谐器。阻尼消谐器是由数个电阻进行串联，在暴风、暴雨、雷电等特殊情况下，回路发生单相接地时产生较高电位时，消谐器电阻会变小，其温度急剧上升，将电路中的电能快速转变为热能消耗掉，保证电路电流和电压正常，不会因为温度的问题对仪表和继电器造成损坏。所以阻尼消谐器的存在可以在保护电路正常运行的条件下，保证PT的正常运作，是值得推荐的消谐方法。

（3）改变回路的操作顺序。为了防止PT中电压过高，可以先将PT的开关闭合，当送电正常后再进行充电过程。

（4）铁磁谐振过电压熔断PT内部装置时，会引起继电保护的误动作发生，此时可立即断开电源，更换新的熔断器，使得PT可以恢复正常运作。

3、 结论

铁磁谐振是指在电流回路中，因为变压器、电压互感器电力过于饱和作用，造成持续高幅度的谐振现象。大风、暴雨、雷电等特殊天气情况时，回路的接地系统发生故障未自动断电，造成电压值忽高忽低，PT在电磁变大极大的诱发下内部铁心磁性过饱和引起铁磁谐振现象的发生。铁磁谐振发生时，PT内部一次绕组线圈内流经大量电流，可能使PT高压熔丝烧断造成烧毁。PT内部熔断器烧毁后，造成继电被迫保护等自动保护的措施，损坏回路中的仪器和其他继电器，从而引起停电等现象发生，造成了极大的连锁后果。针对铁磁谐振现象发生的机理，可采取变更PT的电感或者电容参数、在PT的一次绕组中加入阻尼消谐器等方式减少铁磁谐振过电压对变电器PT的危害。

参考文献

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