浅谈铁磁谐振的由来与危害

 今天来一起了解浅谈铁磁谐振的由来与危害。

 在中性点不直接接地系统中，电压互感器PT通常接在母线上，其一次侧绕组接成星形，中性点直接接地，因此各相对地励磁电感与导线对地电容之间各自组成独立的振荡回路，并可看成是对地的三相负荷。

 正常工况下，三相对地负荷是平衡的，电网的中性点处在零电位。当电网发生冲击扰动时，可能使一相或两相的对地电压瞬间提高，使得电压互感器的励磁电流突然增大而发生饱和，其等值励磁电感相应减小，可能与系统对地电容形成参数匹配，从而引发铁磁谐振现象，造成系统过电压和PT绕组过电流。

 铁芯饱和后励磁电感相应减小要如何理解呢？从物理意义上说，电感是表征电感元件存储磁场能力的参数，在数值上等于单位电流产生的磁链。下面从公式推导：

 在变压器/电压互感器额定运行时：

 N1为变压器一次侧绕组的匝数。

 S为铁芯导磁截面积，L为铁芯平均长度。

磁化曲线图

 上图磁化曲线，表示物质中的磁场强度H与所感应的磁感应强度B之间的关系。

 当铁芯饱和时，磁导率减小，磁导减小，励磁电感减小，励磁电抗也减小。上述推导也可以解释为什么当正常运行时PT的励磁电抗很大，当铁芯饱和时励磁电抗很小。

PT谐振区域图

 设L0为PT三相并联的等值电抗，3C0为线路对地电容。当L0与3C0回路达到固定震荡频率时，会产生谐振现象。随着系统对地电容3C0的增大，依次发生高频、基频、分频谐振。谐振一旦形成，其状态可能自保持，并维持很长时间。如上图所示，横坐标为：系统每相对地容抗与额定线电压下PT绕组励磁电抗的比值。纵坐标为铁磁谐振激发电压Ex与PT工作线电压Ux的比值。1表示分频谐振，2表示基频谐振，3表示高频谐振。从上图可以看出，随着横坐标容抗与感抗比值的增大，系统分别处于1/2次谐振、基波和高频谐波谐振区域，不同频率谐振区的最低临界激发电压逐渐增大，分频谐振所需的激发电压最低，因此在实际运行条件下，只要满足一定的参数条件，分频谐振是最容易发生的。

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