电力系统中,由于雷击或其它原因,线路瞬间单相接地,使健全相电压突然升至线电压,而故障相在接地消失时又可能有电压的突然上升,在这些暂态中也会有很大涌流;传递着过电压,如高压供电线路发生单相接地,低压侧就有传递过电压，使电压互感器铁芯饱和，由于电压互感器三相电感饱和程度不同,会出现互感器的一相或两相电压升高,也可能三相电压同时升高，严重时就会引起谐振, 造成PT 过电流、过热冒油、爆炸、母线短路、PT 保险熔断等事故，严重影响电网的安全运行。本文就此现象，对电磁式PT 引起的铁磁谐振过电压数值特征及谐振判据进行了分析，从而选用一种或综合应用几种合理措施进行阻抑。
一、铁磁谐振形成的原因
在中性点不接地系统中，由于接地保护的需要，和监视三相对地电压,发电厂、变电站母线上常接有Y&omICron; 接线的电磁式电压互感器,于是,电网参数除了电力设备和导线的对地电容Cο 之外,还有电压互感器的励磁电感L ,正常运行时,电压互感器的励磁阻抗是很大的,电网对地阻抗是容性,三相基本平衡,电网中性点的位移电压很小,但电力系统出现某些扰动,造成电压互感器三相电感饱和程度不同时,就可能激发引起谐振过电压。
电压互感器与电网线路对地电容并联形成谐振回路，电磁式电压互感器的电感是非线性的，这种谐振回路为非线性谐振回路，或称铁磁谐振回路，如图1。
通常，在正常运行时，电压互感器的感抗XL远大于电网对地电容的容抗XC，即XL与XC不会形成谐振，但由于某些原因，例如单相接地故障、线路合闸、雷电冲击等，使电压互感器的电感量发生变化，如果XL与XC匹配合适则将产生谐振。如图1所示，正常运行时互感器中性点N'和电源中性点N对地同电位，中性点不发生位移，当发生谐振时，互感器一相、两相或三相绕组电压升高，各相对地电位发生变动，但因电源电势由发电机的正序电势所固定，EA、EB、EC保持不变，在电网这一部分对地电压的变动则表现为电源中性点发生位移，而出现零序电压。
根据图1，解出中性点位移电压如下式：
由(2)式可看出，当ωcˊ=2/ωLˊ时则U0无穷大，即要发生谐振，这也意味着只有当电压互感器的感抗与线路容抗在一定比例下，三相中各阻抗不对称，电源中性点产生位移条件下将产生谐振。
铁磁谐振是由于电感元件的磁路饱和作用而激发的持续性的较高幅值的铁磁谐振过电压，其表现形式有单相、两相、三相对地电压升高，或以低频摆动，或产生高值零序电压分量，出现虚幻接地现象和不正确的接地指示，在电压互感器中出现过电流，使小容量异步电动机反转，严重时引起绝缘闪络或避雷器、电压互感器爆炸。在正常运行条件下，感抗大于容抗，电路不具备谐振条件，当铁芯电感两端的电压升高时，电感线圈中出现涌流使铁芯饱和，其感抗随之减小，使感抗等于容抗，满足谐振条件，在电感、电容两端形成高的过电压或过电流，这种现象称为铁磁谐振现象。
二、铁磁谐振的基本特性
1、工频谐振(基波谐振)
由互感器引发的基波谐振表现为一相电压降低，两相电压升高，且中性点移到线电压三角形之外，各相电压相量图如图2。
基波谐振产生的过电压幅值一般不高，对地稳态过电压不超过2倍最大过电压，暂态过电压也不过3.6倍最大过电压。
2、高频谐振(三次谐振波谐振)
在中性点绝缘系统中，由于电源不能向电压互感器提供三次谐波励磁电流，而使铁芯中磁通为平顶波，含有三次谐波磁通，对于三个单相电压互感器而言，三次谐波磁通可在每相电压互感器铁芯上流通，因而产生三次谐波电势，使中性点位移产生而发生谐振。高频谐振的表现是三相电压同时升高，即在工频电压下迭加三次谐波电压，因为各相基波电压与三次谐波电压均相等，所以三相电压指示相同。高频谐振通常在空母线合闸的激发条件下产生。有时，变电站出线很短是也会发生。
高频谐振会产生较高的过电压，最高可达5.1倍暂态最大过电压。
3、1/2分频谐振
除了基波和三次谐波谐振以外，电压互感器的铁磁谐振电路还可产生低于电源频率的分次谐波谐振，其中大多数为1/2次谐波谐振。1/2分频谐振时，其谐波波源必然存在电源中性点与互感器高压绕组中性点之间，它是零序性质的。因此，分频谐振电压一般都认为每相对地电压为电源电势(基波)和中性点位移电压的相量和。
由此可见，1/2分频谐振表现为三相对地电压同时升高，实际上谐振频率与1/2工频略有差别，所以，电压表计以低频来回摆动。1 /2分频谐振过电压不高，不超过2.5倍暂态最大过电压，这是由于铁芯深度饱和所致。因为频率减半，互感器铁芯中磁密要比额定时大1倍，使铁芯饱和，励磁感抗急剧下降，因而高压绕组流过极大的过电流，一般可达几十倍甚至上百倍额定电流，使互感器过热并产生电动力的破坏。由于是热和电动力的破坏，互感器往往有一发展过程，表现为互感器冒烟、熔丝熔断、油浸互感器喷油等。
如果XC /XL处在两种谐振区的交界处，有可能是发生基波振而后转入分频谐振。1/2分频谐振的激发条件大都是单相接地故障又突然消除的暂态过程。由于其起振电压较低，在一定条件下电网1/2分频谐振是最容易发生的，而且破坏力很强，也是互感器出现烧坏事故的主要原因。
三、消除这种铁磁谐振过电压的措施
为了限制和消除这种铁磁谐振过电压,通常有三种方法。
1、互感器高压中性点经电阻接地或零序电压互感器接地
a)互感器高压中性点加对地电阻。
互感器高压中性点经电阻接地，被称为一次消谐，接线图如图3，电阻可以是线性的，也可以是非线性的，对于非线性电阻，在工作时，可保持中性点对地电位不超过互感器N端对地的绝缘水平。其消谐机理是单相接地消失时线路在由线电压恢复到相电压的过渡过程中，电容放电电流只能通过电压互感器高压绕组入地，这过电流的频率很低，特别是电容较大的网络中其频率只有几个Hz，放电电流一般可达到上百倍互感器正常的励磁电流，因而会使互感器饱和，激发谐振也会使高压熔断器熔断，由于放电电流可达到熔断器瞬间熔断的电流，因此，往往熔断器熔断，而保护了互感器，但有时这个电流小于熔断器瞬时熔断值，而引发谐振，则烧坏互感器。当在中性点经电阻接地后，这个电阻即限制了放电电流，从而防止了熔断器熔断和谐振。单相接地电容放电电流如图4。
一次消谐器也有一些弱点，即电阻的热容量如果不够的，会引起电阻的损坏，而失去消谐作用，一次消谐电阻如果过大，会产生危及N端对地的耐压水平。一般，互感器N端对地耐压水平为3kV，1min，所以要求消谐电阻上产生的压降应低于3kV。选用时要注意。另外,该消谐措施带来一个弊病是三次谐波电流在电阻上产生压降，已使开口角回路滤出的三次谐波电压影响正常 运行，也造成三相电压不平衡。
b) 互感器高压绕组中性点经零序电压互感器接地。
互感器高压绕组中性点经零序电压互感器接地，即所谓“4VT”接法，属于破坏谐振条件(指单相接地)类消谐措施。
线路图如图5，是由三个单相全绝缘电压互感器和一个半绝缘(或全绝缘)单相电压互感器构成。其消谐原理是，当单相接地时，电压互感器的一次电压出现零序和正序电压，其正序电压施加在接成三相星形的主PT上，即主PT上的各相电压不发生变化，而零序电压，则由三相主PT和零序电压互感器承担，由于三相主PT的零序绕组(开口角回路)短接，其零序阻抗很小，与零序电压互感器的阻抗相比可以忽略，如此，零序电压就几乎全部加在零序电压互感器上，即零序电压互感器有相电压产生，其二次侧有电压输出而发出接地报警。当接地消逝时，电容放电电流亦通过主PT一次绕组和零序PT一次绕组至地，由于零序PT的高阻抗及较大的直流电阻抑制了这个放电电流，不致引起互感器饱和而不发生谐振。由图5 还可以看出，电压表所测量的是各相对地的电压，即为各二次绕组的电压与零序互感器的电压之和(相量和)。因此正常运行时，电压表测量的是相电压，而在单相接地时则由于零序电压互感器二次侧有相电压，其方向与接地相的正序电压方向相反，即接地相的电压表读数为0，而其他非故障相的电压上升到线电压。因此，该接线可以反映接地的相别。
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