摘 要：對(duì)于電壓互感器而言，諧振一直是影響其電壓的一個(gè)重要因素，文章主要分析了中性點(diǎn)不接地的10kV配電系統(tǒng)中電磁式電壓互感器發(fā)生鐵磁諧振的原因，并指出其對(duì)配電系統(tǒng)和設(shè)備所產(chǎn)生的危害，闡述了電壓互感器的多種防止諧振的舉措。

關(guān)鍵詞：10kV鐵磁諧振電壓互感器；防諧振措施；研究分析

前言

在中性點(diǎn)不接地的10kV配電系統(tǒng)中，大多采用電磁式電壓互感器（PT），其一、二次繞組接成星形，且中性點(diǎn)直接接地，另三次繞組接成開(kāi)口三角形，用來(lái)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是否出現(xiàn)單相接地。正常運(yùn)行時(shí)，PT的勵(lì)磁感抗相對(duì)于10kV系統(tǒng)的對(duì)地容性阻抗大得多，且三相基本平衡，中性點(diǎn)偏移電壓很小，系統(tǒng)不會(huì)發(fā)生諧振。但發(fā)生某些情況時(shí)，會(huì)使PT三相的勵(lì)磁電感快速達(dá)到飽和，且每相飽和程度的差別比較大，導(dǎo)致三相對(duì)地的阻抗明顯處于不平衡，系統(tǒng)中性點(diǎn)電壓產(chǎn)生偏移，參數(shù)匹配得當(dāng)時(shí)使PT勵(lì)磁電感和三相對(duì)地電容構(gòu)成的回路產(chǎn)生諧振過(guò)電壓。這種過(guò)電壓的發(fā)生可導(dǎo)致設(shè)備的損壞，對(duì)系統(tǒng)造成諧波污染等問(wèn)題。

1 電壓互感器諧振發(fā)生原因

在10kV配電系統(tǒng)是不接地系統(tǒng)，但其星形接法的PT高壓側(cè)中性點(diǎn)必須直接接地，同時(shí)10kV母線和線路有對(duì)地電容，其等值電路見(jiàn)圖1，其中EA，EB，EC為三相電源電動(dòng)勢(shì)。此時(shí)各相對(duì)地勵(lì)磁電感LA=LB=LC=L0與母線和線路對(duì)地等值電容C0間組成獨(dú)立的振蕩回路。

在電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，系統(tǒng)中10千伏母線常接有Yo 接線的電磁式電壓互感器，方便監(jiān)視三相對(duì)地電壓，正常時(shí)PT的勵(lì)磁阻抗很大，對(duì)地阻抗呈容性，三相基本平衡，中性點(diǎn)O的位移電壓很小，但擾動(dòng)情況下，如系統(tǒng)單相接地的消失和發(fā)生，都會(huì)使PT中暫態(tài)勵(lì)磁電流急劇增大，感值下降，三相電感值就會(huì)變化，在O點(diǎn)發(fā)生零序電壓。

有研究證明：在PT開(kāi)口三角繞組接入電阻（R/Xm≤0.4），相當(dāng)于在PT的勵(lì)磁電感之中并入電阻，可以限制和消除諧振；在PT的高壓中性點(diǎn)串接一個(gè)電阻，隨著R的增大，諧振的范圍就會(huì)縮小，當(dāng)R≥6%Xm時(shí)可消除一切鐵磁諧振；當(dāng)線路對(duì)地容抗XCo/Xm≤0.01時(shí)，將不會(huì)產(chǎn)生諧振。

PT鐵磁諧振過(guò)電壓會(huì)使高壓保險(xiǎn)熔斷、限流電阻爆炸、絕緣閃絡(luò)等異常故障，可能使PT噴油冒煙或燒毀或爆炸，此外會(huì)造成虛幻接地現(xiàn)象和接地指示誤動(dòng)作。

2 電壓互感器消除鐵磁諧振措施

在中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)系統(tǒng)中消除電壓互感器諧振過(guò)電壓的根本思路就是抑制產(chǎn)生鐵磁諧振的條件，可以從PT一次側(cè)和二次側(cè)著手。

2.1 一次消諧的主要方法

（1）選用勵(lì)磁特性好的電壓互感器。使電壓互感器在發(fā)生單相接地故障時(shí)鐵心不易被飽和，這樣諧振的匹配參數(shù)就無(wú)法構(gòu)成。

（2）三相母線接無(wú)間隙氧化鋅避雷器（MOA）。其原理是根據(jù)非線性電阻泄放三相對(duì)地電容上的零序電荷來(lái)達(dá)到消除諧振。但是在電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，不宜單純采用避雷器作為電網(wǎng)互感器鐵磁諧振的限壓辦法，而應(yīng)該當(dāng)作其后備保護(hù)。

（3）在PT高壓側(cè)中性點(diǎn)加裝LXQ型消諧器。因?yàn)楫?dāng)電阻元件的容量大小、絕緣水平及連接方式等選擇不當(dāng)時(shí)，直接選用線性電阻時(shí)，會(huì)發(fā)生設(shè)備引線過(guò)熱燒斷、電器燒損、沿面閃絡(luò)等。

（4）電網(wǎng)系統(tǒng)中性點(diǎn)經(jīng)過(guò)消弧線圈接地。該種情況下，消弧線圈（Ln）的作用不再是用于補(bǔ)償系統(tǒng)的電容電流，只是讓Ln值遠(yuǎn)小于PT的勵(lì)磁電感，此時(shí)回路中3Ln和線路電容大小決定零序自振的角頻率，從而不會(huì)發(fā)生PT引起的共振現(xiàn)象。很明顯Ln越小，消除諧振的效果越好。

（5）PT高壓側(cè)中性點(diǎn)串接一個(gè)線性電阻然后接地。把PT高壓側(cè)中性點(diǎn)直接接地方式改為通過(guò)電阻R0接地，這樣就等價(jià)于在PT二次開(kāi)口三角繞組接入電阻或每相對(duì)地并聯(lián)電阻。一般來(lái)說(shuō)，R0越大阻尼效果越好，但R0太大，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)單相接地時(shí)，將會(huì)影響系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的正確動(dòng)作和接地指示的靈敏度。

（6）采用PT高壓側(cè)中性點(diǎn)串聯(lián)單相PT。根據(jù)在電網(wǎng)發(fā)生單相接地時(shí)，系統(tǒng)線路電壓由主PT和副P(pán)T共同承擔(dān)，等于改善了PT的勵(lì)磁特性，使PT不易達(dá)到飽和。

2.2 二次消諧的主要方法

（1）最原始方法，PT開(kāi)口三角側(cè)接1個(gè)燈泡。但隨著電網(wǎng)系統(tǒng)容量的增大，實(shí)踐表明此方法的消諧效果不理想。

（2）在PT開(kāi)口三角側(cè)加裝消諧裝置。當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)分頻諧振時(shí)，其繼電器會(huì)啟動(dòng)，將開(kāi)口在三角繞組短接，經(jīng)1s后，繼電器則自動(dòng)復(fù)歸。所以在開(kāi)口三角繞組接低頻率繼電器，整定其動(dòng)作頻率在34赫磁以下，動(dòng)作電壓在18伏以上，用以消除分頻諧振。

（3）電壓互感器開(kāi)口三角加接一個(gè)電阻器。電阻接在開(kāi)口三角繞組兩端，一次側(cè)電流肯定會(huì)增大，PT的容量相應(yīng)增大。從抑制諧波方面考慮，R值越小，效果越顯著，但PT的過(guò)載現(xiàn)象越嚴(yán)重，在諧振或單相接地時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)甚至?xí)?dǎo)致保險(xiǎn)絲熔斷或PT燒毀。

3 結(jié)束語(yǔ)

文章分別介紹了一次消諧的方法和二次消諧的方法，在實(shí)際工作中，我們應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)情況，結(jié)合電網(wǎng)運(yùn)行方式，進(jìn)行分析討論采用何種消諧方法，及時(shí)采取相關(guān)技術(shù)措施來(lái)抑制和消除鐵磁諧振，避免由此帶來(lái)的故障擴(kuò)大，確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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作者簡(jiǎn)介：李寧（1985，3-），男，浙江桐廬人，本科，工程師，從事變電檢修工作。

雷超（1986，7-），男，浙江桐廬人，本科，工程師，從事配電運(yùn)檢工作。