电压互感器谐振浅谈

在过去的几个月里，我们收到了几个不同的问题，关于什么是 VT 电路中的铁磁谐振、它何时发生以及我们如何防止它发生。当电压互感器的初级在未接地电路中与地线相连时，就会发生铁磁谐振。这种配置导致 VT 的磁化电抗与系统接地的耦合电容形成一个并联回路。耦合电容主要由相导体和地之间的系统电介质的电容组成。电压互感器的磁化电抗值随通过铁芯的磁通量而变化。这导致了 LC 电路，并且只需要简单的电压瞬变来激发谐振频率。

一旦振铃开始，磁化电抗和耦合电容的各个组件上的电压会达到很高的水平，并且如果电压互感器负载小，振铃就不会衰减。VT 的负载在限制振荡电路中的电流幅度方面起着非常重要的作用，因为负载的电阻将充当分流器并将一部分电流发送到地。这张来自 IEEE 红皮书的图表显示了负载对振铃电路中电流幅度的影响。

在振荡过程中，电流可以驱动磁化力使VT饱和。当 VT 饱和时，对地的电抗将减小，并且通过 VT 初级的对地电流将变高。在正弦曲线的末端，VT 将脱离饱和，但对于低损耗系统，系统耦合电容上存储的电荷保持相对较高。

随着正弦曲线的极性发生变化，该过程会自我重复。在饱和期间通过 VT 初级的电流浪涌可能比满载额定值大得多，但不会接近故障电流水平，这使得 VT 初级上的熔断器很难断开。因此，电流浪涌可能会导致 VT 熔断器熔断，但通常会导致 VT 短路，电压互感器烧毁。

为了降低谐振幅度，可以人为地加载 VT 电路的次级侧。

有两种常用的加载方法可以将铁磁谐振的影响降至最低。一种是安装 VT，它们的次级绕组连接在一个断开的三角形中，并用一个电阻来完成断开的三角形电路。电阻器的瓦数应等于单个 VT 的 VA 的 50%。

第二种也是最流行的方法是在每个 VT 的次级两端放置一个电阻器。一些旧参考文献的经验法则是，电阻负载的范围应介于空载激励磁芯所需的 VA 和 VT 热额定值的 50% 之间。对于特定的 VT，制造商可以推荐精确的电阻值。

• 接入电阻限制电压与吸收能量：一次消谐器连接在电磁式电压互感器一次绕组与地之间。正常运行时，电磁式电压互感器的励磁电感大于系统对地杂散电容的容抗，电路处于稳态。当电磁式电压互感器励磁阻抗两端电压突然升高，使互感器铁芯饱和出现励磁涌流，感抗随之减小，当感抗降低至等于容抗时，符合谐振发生条件，形成铁磁谐振回路。一次消谐器相当于在铁磁谐振回路中接入电阻，起到限制电磁式电压互感器承受的电压及吸收铁磁谐振产生能量的作用。
• 一次消谐器通常采用碳化硅非线性电阻器。在电网正常运行时，消谐器上电压较低，电阻呈高阻值，阻尼作用大，使谐振在起始阶段不易发展；当电网发生单相接地时，消谐器上电压升高，电阻呈低值，可满足电压互感器开口三角电压不小于80V的绝缘监测要求，而且仍可阻尼谐振；当电网发生弧光接地时，电阻仍能保持一定的阻值，限制互感器涌流。

由于瞬态和磁化电抗的频率变化，这不是每个系统中都会出现的问题，甚至不是每次电压互感器在未接地系统上接地时都会出现的问题。如果 LC 电路的谐振频率被激发，则淹没电阻器将抑制振铃以防止长期影响。

来源：会说电气