变压器铁磁谐振过电压故障的分析与解决

郭凯 邱玉涛

国网天津东丽公司 天津  300300

摘要：变压器运行过程中，在振荡回路容易形成铁磁谐振过电压现象，且这种现象与线性谐振过电压之间在性能和特点方面均存在较大的差异。并且当变压器一旦出现铁磁谐振过电压现象，将会造成设备受到严重损坏，从而对整个电网运行的安全性造成严重的危害，所以工作人员应该对该故障现象进行全面的分析，并通过合理的抑制措施对该故障现象进行解决，从而保证整个电力系统得以安全运行。

关键词：变压器；电力系统；铁磁谐振过电压；故障分析；抑制措施

电力系统的运行时，其振荡回路之中，因变压器铁芯电感磁路会形成饱和作用，导致容易形成持续性铁磁谐振过电压故障，且这种故障的幅值比较高，该故障在性能与特点方面与线性谐振过电压相比存在较大的差异，该故障一旦发生，通常会比额定电压数值高出几倍过电流和过电压，有时甚至能够达到几十倍，从而导致绝缘子套管以及瓷绝缘放电等发生电晕现象，并且容易造成一次熔断器出现熔断，是设备受到严重损坏，并且会对电网的安全性造成非常严重的影响，因此本文将对该故障发生的成因进行全面分析，并寻求该故障的解决对策。

1. 变压器铁磁谐振过电压形成机制

铁磁谐振可能为分次谐波谐振，也可能是告辞谐波谐振，甚至可能为基波谐振。并且铁磁谐振的表现形式丰富多样，可能是三相，也可能是两相或单相对地电压升高，也有可能是受瓷绝缘放电、低频摆动等铁件产生电晕而造成避雷器保障或者是绝缘闪落，又或是形成值位较高的零序电压分量造成的虚假接地情况以及失准性接地指示，这些情况会导致其产生的过电压要高出额定电压几倍，甚至要高出几十倍，从而造成变压器的部件出现熔断或烧毁情况，对电网系统造成了严重的损害。在实际工作中比较常见的便是基波谐振。

在变压器中性点不接地的情况下，通常会因压变或者是断线产生的磁饱和导致变压器铁磁谐振过电压形成。其中，断线过电压一般指的是因导线断开、变压器熔断器以及开关的不同期熔断和切合等情况发生后导致的铁磁谐振过电压。当电网变压器出现这种过电压情况下，位移负载变压器可能会出现时序反转、铁芯出现响声以及电流持续增积现象。这些情况一旦发生，若未能够及时进行检修，将会导致变压器的部件被烧毁，并对整个电力系统产生严重的危害。

2. 变压器铁磁谐振过电压成因分析

2.1成因分析

变压器铁磁谐振过电压成因有多种，具体包括如下方面：首先，变压器在不接地的情况下会出现单相接地、跳闸或者是单相断线，也容易出现三相负荷不对称等一系列故障；其次，铁磁谐振会造成伏安特性受到一定影响，尤其是在变压器不接地的情况下，通过中性点接地容易产生压变，从而会形成铁磁谐振；再次，倒闸操作时，其运行的方式刚好能够满足谐振条件，例如，空母线投切容易造成铁磁谐振过电压发生，从而会对整个电力系统运行的稳定性和安全性造成影响；最后，变压器在轻载或是空载时，其连接路线若出现问题，将会造成变压器以及并联电容器的内部线却出现铁磁共振，从而造成后续问题发生。

2.2电路分析

在电力系统之中，一般回路均能够简化为感抗、电阻以及容抗形成的并联和串联回路，当回路之中产生容抗与感抗相等的情况下，回路便会产生谐振，回路上的电容及电感元件便会出现过电流和过电压。因回路不变的条件下，回路容抗属于一个常数，且固定不变，但感抗通常是附带铁芯线圈形成的。正常来讲，当感抗比容抗大的情况下，电路出现谐振的条件是不具备的，但是若铁芯两端电压出现升高，并且电感线圈发生涌流的情况下，便可能会造成铁芯饱和，一旦如此必然造成感抗降低，进而使串联谐振容易发生，同时还会在电感电容的两端产生过电压，从而形成铁磁谐振。

3.变压器铁磁谐振过电压故障的解决对策

为了对变压器铁磁谐振过电压产生的危害进行有效预防和消除，并保证电网系统运行的安全性，实现供电的稳定性，使用户的生命安全以及财产安全得到最大限度的保护，可针对变压器铁磁谐振过电压故障采取如下解决对策：

3.1重视调度规程的制定及执行

在变压器运行过程中以及倒闸操作时，应该避免空载母线、母线变压器以及电容器之间形成串联谐振回路，从而避免因出现谐振过电压而造成设备损坏，因此应该做到如下两点：第一，应该避免采用断口电容器的断路器来切空载母线；其次，应该避免采用断口电容器回路刀闸对空载母线合闸操作。在切空母线的过程中，应该先将变压器电压互感器拉开，然后将母线进行断电处理；在投空母线过程中，应该先将送电母线的变压器断开，然后进行母线送电，之后再合母线变压器的电压互感器。

3.2改善电压互感器的励磁特性

导致变压器铁磁谐振的重要因素便是电压互感器励磁特性，需要将额定工作区同膝点之间保持适当距离方可实现铁磁谐振问题得以有效避免。所以在初始安装时，应该保证电压互感器的选择适当，电压互感器的制造部门应该按照电网具体的需求来进行设计制造，并且还要将电压互感器的质量进行保证，从而实现其励磁特性的提升，从而使变压器铁磁谐振过电压故障的发生率得以降低。

3.3保证断路器得以合理选择

在电网运行过程中，断路器均压电容直接关系到铁磁谐振形成，当均压电容上升时，谐振电压和电流均会出现增加，从而会使变压器铁磁谐振发生率上升。所以在选择断路器时必须保证其合适，应该尽可能保持容量低于断开均压电容，也可以在断路器之中不对均压电容进行配备。

3.4配置继电保护装置

对于单相接地故障所造成的变压器铁磁谐振过电压古装，需要在电力系统之中配置继电保护装置，当单相接地故障发生之后，可通过谐振电流将电流继电器激活，从而消除互感器短接造成的铁磁谐振过电压故障，比实现电压互感器得以正常运行。通过同样的工作原理，在TV开口三角形一侧可以将阻尼电阻与之并联，从而在接地故障出现之后，也可实现短接状态，使互感器运行的参数得以发生改变，从而有效的将变压器铁磁谐振过电压进行消除，同时还能够将磁饱和问题的出现进行有效避免，进而实现变压器铁磁谐振过电压故障率降低。

3.5配置专业化消谐装置

在电网系统之中，可以在适当的位置配置专业化消谐装置，通常来讲，是在互感器开口三角绕组处进行安装，如此一来便能够将电路之中出现的铁磁谐振过电压故障予以消除，并且还能够将鉴频系统自动启动，从而能够对铁磁谐振产生的能量进行有效的吸收和处理，并实现铁磁谐振过电压故障得以消除。该设备运行具有可靠性，且产生的效果也比较显著，还能够将故障状态进行记录，从而方便故障发生后对铁磁谐振过电压进行故障分析。此外，为了对变压器铁磁谐振过电压故障进行有效的预防，还应该定期对电网系统进行保养维护，使电网系统能够常态运行，对于变压器铁磁谐振过电压故障的预防可发挥有效作用，例如，可以将空载变压器减少，或是进行空母线运行，从而使接地事故得以避免，从而将铁磁谐振过电压故障得以避免。

4.结束语

综上所述，变压器铁磁谐振过电压故障比较常见，为了保证整个电力系统运行的安全性，应该针对此故障进行分析，并针对性的制定解决对策。本文从调度规程、励磁特性、断路器选择以及相关装置配备等方面对此故障进行解决，从而为电力系统的稳定安全运行提供一定支持。

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