不接地系统中电压互感器线对地的铁磁谐振

在通常不接地或在某些开关操作期间不接地的电路中，当电压互感器 (VT) 一次线接地连接时，可能会发生铁磁谐振。当 VT 在未接地系统上接地时，VT 一次回路成为系统接地电流的主要路径。

在 VT 二次电路负载轻的情况下，当系统瞬变导致 VT 的磁化电抗和对地耦合电容之间出现振荡电流时，就会发生铁磁谐振。

“IEEE 标准词典：术语和定义词汇表”（以前称为 IEEE Std 100）包含以下定义（以及其他）：

“铁磁谐振......一种现象，通常以过电压和非常不规则的波形为特征，并且与通过与电感器串联的电容对一个或多个可饱和电感器的激励有关。”这个定义优雅地描述了这种现象，但更重要的是指出了铁磁共振对系统造成的问题。由铁磁谐振引起的过电压会使系统的介电能力过大，并且还可能损坏电压互感器。现在，对铁磁谐振条件下实际发生的情况进行更多讨论。

 

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VT 的磁化电抗值是铁芯中磁通的函数。系统各相的耦合电容为原相导体与地之间的电容值。磁化电抗和耦合电容形成了从线到地的电容（C）和电感（L）的并联电路，即LC电路。如果 VT 在其线性磁性范围内运行，则不存在特殊问题。然而，LC 电路只需要相对较小的电压瞬变就可以使电路在 LC 电路的谐振频率下振铃。一旦电路开始振荡（谐振），振荡期间的相长干扰会导致电压升高到高电平。当电压达到足够高的水平时，VT 磁路进入饱和状态，导致电抗崩溃。然而，在这个高电压电平下，电容中俘获的电荷仍然很大，电容电荷通过（低）饱和 VT 电抗放电。

如果 VT 次级电路负载较轻，则电阻很小（因此损耗很小），并且通过 VT 绕组的电流很容易达到会在 VT 熔断器中断之前损坏 VT 绕组的水平。（在这方面，应注意 VT 的一次熔断器不能保护 VT 免受过流损坏，而是旨在将 VT 与电力系统分开，以避免电力系统完全关闭。）

处理这种情况的“经典”方法是在电路中添加电阻 (R)，将其从简单的 LC 电路转换为 RLC（阻尼）电路。通常使用两种方法来避免铁磁谐振问题：

1. 将 VT 与初级绕组以接地星形连接，次级绕组以开放三角形连接，负载电阻跨开放三角形（可能是最常见的）。应选择电阻值，以便在接地故障条件下的耗散约为连续 VA 额定值的 50%

单VT。

2. 将 VT 与初级和次级连接成星形，在每个 VT 的次级两端连接一个负载电阻。

各种参考资料表明，接地故障条件下的电阻耗散应在 VT 的激励瓦特范围内，最高可达单个 VT 连续 VA 的 50%。已经报告了较低值的问题，建议使用较高的值。

 

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在任何一种情况下，VT 都必须达到完整的线间电压额定值。铁磁谐振很少发生，受系统拓扑和条件的影响很大。它还受 VT 的电感和系统瞬变特性的影响。因此，铁磁谐振并不是在每个系统中都会发生。对于那些存在铁磁谐振问题的应用，VT 次级电路中的负载电阻通常足以减轻铁磁谐振的影响。