楊鑫，陳欣剛，孫浩天，丁學(xué)輝

（長(zhǎng)沙理工大學(xué)，長(zhǎng)沙 410114）

0 引言

對(duì)于配電網(wǎng)系統(tǒng)，為了監(jiān)視系統(tǒng)絕緣情況，其母線上通常接有三相五柱式或3 個(gè)單相式按YN，yn0，d11 接線的電磁式電壓互感器（electromagnetic voltage transformer，PT）[1-8]。正常運(yùn)行時(shí)，三相基本平衡，中性點(diǎn)位移電壓基本為零，但在單相接地故障消失或某些切換操作后，電磁式電壓互感器的非線性電感就可能與系統(tǒng)電容形成諧振回路，激發(fā)鐵磁諧振過(guò)電壓。諧振引發(fā)的異常過(guò)電壓和過(guò)電流可能會(huì)使高壓保險(xiǎn)燒毀、PT 爆炸，引發(fā)停電事故[2-4，9-16]。

為了減少鐵磁諧振事故的發(fā)生，近幾十年來(lái)國(guó)內(nèi)外的專家學(xué)者通過(guò)大量的仿真和試驗(yàn)提出了很多的消諧方法，主要分成兩類：第1 類是改變系統(tǒng)參數(shù)，使系統(tǒng)參數(shù)不匹配從而避免發(fā)生鐵磁諧振的情況[5，17-25]，如增大系統(tǒng)對(duì)地電容等，但是由于系統(tǒng)差異性大、外界影響因素復(fù)雜，抑制方法不具備普適性，應(yīng)用效果不佳。第2 類是消耗掉諧振的能量，即將阻尼電阻加入諧振電路以抑制諧振過(guò)電壓[6-9]，最具代表性的就是PT 一次側(cè)中性點(diǎn)接大電阻、PT 一次側(cè)中性點(diǎn)接非線性電阻以及開(kāi)口三角接電阻等[21]。

然而，PT 一次側(cè)中性點(diǎn)接大電阻的消諧方法可能會(huì)導(dǎo)致PT 末端的電壓升高，對(duì)PT 的絕緣有很高的要求，并且會(huì)影響PT 的測(cè)量精度。PT 一次側(cè)接非線性電阻可能會(huì)導(dǎo)致開(kāi)口三角零序電壓過(guò)低，從而影響接地保護(hù)繼電器或接地故障信號(hào)回路的正確動(dòng)作，并且若非線性電阻的伏安特性不合適，消諧過(guò)程仍需要大量時(shí)間。PT 開(kāi)口三角形繞組接小電阻時(shí)，容易引起三角形繞組的環(huán)流問(wèn)題，同時(shí)影響二次系統(tǒng)的測(cè)量精度[10]。

PT 一次側(cè)中性點(diǎn)加裝間隙的方法可以有效解決上述問(wèn)題。通過(guò)合理設(shè)置間隙的放電電壓，即可對(duì)中性點(diǎn)絕緣進(jìn)行有效保護(hù)，又可在接地故障發(fā)生及消失時(shí)，利用中性點(diǎn)的電位偏移，通過(guò)間隙抑制諧振的發(fā)展和打破諧振狀態(tài)。而僅加裝間隙會(huì)導(dǎo)致間隙擊穿時(shí)中性點(diǎn)電流過(guò)大超過(guò)額定電流值，還需串聯(lián)電阻加以保護(hù)。

因而，本文提出的一種新型的在PT 一次側(cè)中性點(diǎn)加裝間隙與阻尼電阻串聯(lián)組合的配電網(wǎng)的消諧方法。以10 kV 配電線路為應(yīng)用對(duì)象，利用ATP-EMTP 軟件搭建了中性點(diǎn)絕緣的10 kV 配電網(wǎng)由于單相接地故障引發(fā)鐵磁諧振的分布參數(shù)模型，對(duì)間隙串接電阻的新型消諧裝置的參數(shù)取值進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)算。并通過(guò)與傳統(tǒng)的消諧方法進(jìn)行全面的綜合比較，驗(yàn)證了間隙串接電阻的消諧方法可以有效解決傳統(tǒng)消諧方法所伴隨的PT 末端電壓過(guò)高、影響PT 測(cè)量精度等問(wèn)題，減少消諧所用時(shí)間，提高了電磁式電壓互感器的運(yùn)行可靠性。

1 PT 中性點(diǎn)加裝間隙和電阻串聯(lián)組合的配電網(wǎng)消諧方法

1.1 消諧原理

針對(duì)目前配電網(wǎng)電磁式電壓互感器采取的消諧裝置存在的問(wèn)題，本文提出了在PT 一次側(cè)中性點(diǎn)加裝間隙串接電阻的消諧方法。

PT 一次側(cè)中性點(diǎn)加裝間隙和電阻串聯(lián)的方法是通過(guò)間隙電弧和電阻來(lái)消耗諧振能量以達(dá)到消諧的目的。正常狀態(tài)下，接入的間隙和電阻不會(huì)對(duì)繼電保護(hù)裝置的正確動(dòng)作造成影響，等同于PT 一次側(cè)中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行；發(fā)生諧振時(shí)，間隙被擊穿，相當(dāng)于PT 一次側(cè)中性點(diǎn)不再接地，變成絕緣運(yùn)行狀態(tài)。相當(dāng)于構(gòu)建了一個(gè)伏安特性分段的非線性電阻，伏安關(guān)系曲線見(jiàn)圖1。

圖1 非線性電阻伏安關(guān)系曲線圖Fig.1 V-I relationship curve of nonlinear resistor

消諧原理為：1）電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，PT 中性點(diǎn)電壓基本為零，間隙未擊穿，相當(dāng)于開(kāi)路，使諧振在起始階段不易發(fā)展。2）若發(fā)生單相接地故障，非故障相電壓從相電壓變?yōu)榫€電壓，PT 中性點(diǎn)也發(fā)生電位偏移，間隙擊穿，間隙電弧和電阻都會(huì)消耗一定的諧振能量。3）當(dāng)單相接地故障消失后，由于間隙的擊穿，間隙和阻尼電阻串聯(lián)結(jié)構(gòu)的阻值由阻尼電阻決定，且阻尼電阻的取值較小，所以非故障相上的殘余電荷可更快地經(jīng)間隙和阻尼電阻釋放掉，同時(shí)阻尼電阻的存在還可以將電壓互感器三相電流限制在額定電流以下。

1.2 間隙和電阻的型式設(shè)計(jì)

新型消諧裝置是阻尼電阻和間隙的串聯(lián)結(jié)構(gòu)，加裝在PT 高壓側(cè)的中性點(diǎn)處，新型消諧裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖2。

圖2 新型消諧裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖Fig.2 Schematic diagram of new harmonic elimination device

1.2.1 間隙放電電壓值的設(shè)置原則和型式設(shè)計(jì)

由于PT 一次側(cè)中性點(diǎn)的絕緣有一定的耐受電壓值，間隙的放電電壓應(yīng)小于該耐受電壓值。以10 kV 配電線路PT 為例，耐受電壓一般為3 000 V[11]，因而，間隙的放電電壓值應(yīng)小于3 000 V?？紤]串接電阻的因素會(huì)使中性點(diǎn)電位抬升，本文設(shè)置10 kV消諧裝置的間隙放電電壓為2 500 V。

由于在配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障期間以及接地故障消失后的一段時(shí)間內(nèi)，PT 一次側(cè)中性點(diǎn)的電位都會(huì)發(fā)生偏移，造成間隙的放電時(shí)間可能較長(zhǎng)[23]。因而，該間隙放電的特點(diǎn)與一般線路的并聯(lián)間隙有明顯不同，即放電電壓值小且放電持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。

針對(duì)這個(gè)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)的間隙應(yīng)采用耐燒蝕的電極材料，減少放電電弧對(duì)電極材料表面的破壞。材料選擇耐高溫的316 不銹鋼材料以減少電弧對(duì)電極的燒蝕而對(duì)電場(chǎng)的均勻度造成的不利影響。

同時(shí)，由于放電電壓值較小，故采用棒-棒間隙，以適當(dāng)提高間隙距離，便于調(diào)控。棒電極直徑設(shè)計(jì)為10 mm，電極頭部加工成半球形，表面進(jìn)行拋光處理。間隙的設(shè)計(jì)圖見(jiàn)圖3。

圖3 間隙設(shè)計(jì)圖Fig.3 Gap design diagram

經(jīng)試驗(yàn)，該間隙的放電電壓為2 500 V 時(shí)，對(duì)應(yīng)的間隙距離應(yīng)為1.5 mm。

1.2.2 電阻的型式設(shè)計(jì)和阻值的設(shè)計(jì)原則

由于電阻要通過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的工頻過(guò)電流和過(guò)電壓，對(duì)電阻熱容量的要求是2 h 通過(guò)PT 中性點(diǎn)額定電流值的電流后電阻無(wú)明顯損壞；絕緣要求應(yīng)能在2 h 內(nèi)滿足耐受PT 中性點(diǎn)耐受電壓值。以10 kV 配電線路PT 為例，應(yīng)滿足：1）2 h 通過(guò)PT 中性點(diǎn)250 mA 的電流后，電阻無(wú)損壞。2）2 h 內(nèi)耐受3 000 V 電壓值，電阻無(wú)損壞。針對(duì)這些要求電阻應(yīng)選用ZG11線繞管型被釉電阻，功率為200 W。

阻值的設(shè)計(jì)原則：1）與間隙串聯(lián)放電后，中性點(diǎn)的電壓小于PT 中性點(diǎn)耐受電壓值；2）能夠起到快速消諧的效果。電阻的具體取值需要通過(guò)仿真計(jì)算得到。

2 仿真模型的搭建與驗(yàn)證

為了合理確定電阻的阻值，并驗(yàn)證間隙串接電阻的消諧方法的可靠性和優(yōu)越性，本文選擇某110 kV變電站10 kV 配電網(wǎng)系統(tǒng)作為研究對(duì)象，搭建了該110 kV 變電站10 kV 配電網(wǎng)系統(tǒng)由于單相接地故障引起鐵磁諧振的分布參數(shù)模型，采用ATP-EMTP軟件搭建10 kV 配電網(wǎng)的簡(jiǎn)化鐵磁諧振仿真模型，通過(guò)仿真計(jì)算進(jìn)行確認(rèn)和比較。

2.1 模型的搭建

該系統(tǒng)的兩臺(tái)主變分別供1、2 段10 kV 母線，10 kV 有出線8 回，兩段母線上分別接有10 kV 電磁式電壓互感器、接地變和兩組電容器，簡(jiǎn)化的變電站主接線見(jiàn)圖4。

圖4 簡(jiǎn)化的變電站主接線圖Fig.4 Simplified primary wiring diagram of substation

其中，主變型號(hào)為SZ10-40000/110，接地變的型號(hào)為DSCB-700/10，選用JDX6-10 型號(hào)的10 kV電磁式電壓互感器為仿真原型。10 kV 電磁式電壓互感器內(nèi)過(guò)電壓仿真模型采用Y-Y 型3 繞組帶鐵心的理想變壓器進(jìn)行建模[12]。配電線路的配置和長(zhǎng)度等都會(huì)對(duì)系統(tǒng)諧振產(chǎn)生影響，在仿真中采用Jmarty 模型的分布參數(shù)的線路模型進(jìn)行計(jì)算，對(duì)實(shí)際配網(wǎng)線路采用LCC 模塊進(jìn)行簡(jiǎn)化建模[13]，線路長(zhǎng)度和配置參數(shù)采用國(guó)網(wǎng)典設(shè)中的基本設(shè)置[1]。

本文中設(shè)定由單相接地引起PT 飽和，激發(fā)鐵磁諧振。單相接地故障發(fā)生時(shí)間設(shè)置為0.065 s，單相接地故障消失時(shí)間設(shè)置為0.275 s。單相接地故障施加在A 相，B、C 兩相為非故障相。通過(guò)在PT 模型高壓側(cè)中性點(diǎn)加非線性電阻、大電阻和間隙與電阻串聯(lián)組合等方式，對(duì)消諧方法的綜合消諧效果進(jìn)行比較。利用EMTP-ATP 軟件搭建系統(tǒng)的仿真模型，見(jiàn)圖5。

圖5 系統(tǒng)的仿真模型圖Fig.5 System simulation model diagram

2.2 諧振的激發(fā)

為了驗(yàn)證仿真模型對(duì)于諧振激發(fā)的有效性，通過(guò)分別改變單相接地故障消失的時(shí)刻和系統(tǒng)電容來(lái)觀察其對(duì)仿真模型諧振的程度與諧振類型的影響。

單相接地故障的發(fā)生時(shí)刻并不會(huì)立即引發(fā)鐵磁諧振，而是在單相接地故障消失時(shí)刻[15]，電壓互感器流經(jīng)大電流導(dǎo)致鐵心飽和，此時(shí)若與系統(tǒng)電容參數(shù)匹配則會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的鐵磁諧振過(guò)電壓[24]。

單相接地消失時(shí)刻對(duì)于是否激發(fā)PT 鐵磁諧振起決定作用。接地故障消失時(shí)，非故障相的瞬時(shí)電壓決定了是否發(fā)生鐵磁諧振[25]。若接地消失時(shí)非故障相電壓為瞬時(shí)最大值，則PT 將流過(guò)幅值很高的電流，導(dǎo)致電壓互感器鐵心飽和，勵(lì)磁電抗急劇減小。若與線路等效電容匹配，則會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的鐵磁諧振；若接地消失時(shí)非故障相電壓幅值較小，則流經(jīng)電壓互感器的電流較小，電壓互感器不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重飽和，也不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的鐵磁諧振[22]。

為了驗(yàn)證仿真模型的諧振激發(fā)效果，分別選擇單相接地故障發(fā)生后t=0.275 s（電壓接近峰值時(shí)刻）和t=0.282 s（電壓接近回零時(shí)刻）作為故障消失時(shí)刻，C 相（非故障相）電壓波形的仿真結(jié)果見(jiàn)圖6、圖7。

圖6 t=0.275 s 時(shí)C相電壓波形Fig.6 C-phase voltage waveform at t=0.275 s

圖7 t=0.282 s時(shí)C相電壓波形Fig.7 C-phase voltage waveform at t=0.282 s

由圖6、圖7 的C 相（非故障）電壓波形可見(jiàn)，當(dāng)在電壓接近峰值時(shí)刻激發(fā)諧振時(shí)，諧振效果明顯（圖6）；在電壓接近零值時(shí)刻激發(fā)諧振時(shí)，諧振效果微弱（圖7）。該規(guī)律與原理分析結(jié)果一致。

在基頻、分頻、高頻諧振中，分頻諧振最容易激發(fā)，發(fā)生的概率最高，諧振區(qū)域廣且危害大[16]，因此，在消諧方法消諧效果的綜合分析中，選用分頻諧振這種諧振類型來(lái)進(jìn)行綜合分析比較。

3 電阻阻值的確定

以1.2 節(jié)中提出的電阻選取原則，分別選用1 000、2 000、3 000 Ω的阻尼電阻來(lái)與放電電壓為2 500 V 的間隙配合，通過(guò)仿真計(jì)算，比較其消諧時(shí)間和PT 末端電壓變化水平。消諧時(shí)間對(duì)比見(jiàn)圖8。

選取三相電壓從諧振過(guò)電壓恢復(fù)到正常相電壓的時(shí)刻作為諧振消失時(shí)刻tr。該時(shí)刻的大小可以反映消諧所用時(shí)間。由圖8 可知，阻尼電阻阻值分別設(shè)置為1 000、2 000、3 000 Ω時(shí)，諧振消失時(shí)刻tr分別為0.522 s、0.391 s 和0.332 s。

圖8 不同阻值的阻尼電阻消諧效果比較Fig.8 Comparison of damping resistance elimination effect of different resistance values

阻尼電阻阻值分別設(shè)置為1 000、2 000 和3 000 Ω 時(shí)，諧振過(guò)程中，PT 一次側(cè)末端電位變化規(guī)律見(jiàn)圖9。

由圖9 可知，選用1 000 Ω的阻尼電阻時(shí)PT末端電壓峰值約為2 585 V；2 000 Ω 時(shí)為2 654 V；3 000 Ω 時(shí)為3 239 V。

圖9 不同阻值的阻尼電阻PT末端電壓水平Fig.9 PT terminal voltage level of damping resistors with different resistance values

10 kV PT 高壓側(cè)中性點(diǎn)絕緣耐受電壓為3 000 V。結(jié)合消諧時(shí)間和PT 末端電壓水平兩方面的因素考慮，與間隙相配合的阻尼電阻阻值設(shè)置在2 000 Ω時(shí)效果最佳。

4 消諧效果的對(duì)比分析

為了驗(yàn)證本文提出的PT 一次側(cè)中性點(diǎn)接間隙串接電阻接地消諧方法的效果，與PT 一次側(cè)中性點(diǎn)接阻尼電阻、非線性電阻這2 種典型消諧方法的消諧效果進(jìn)行對(duì)比。

消諧方法1：PT 中性點(diǎn)接大阻尼電阻。

PT 一次側(cè)中性點(diǎn)串入電阻等價(jià)于每相對(duì)地串接電阻，能起到消耗能量、阻尼和抑制諧振的作用，還能限制流經(jīng)PT 的電流。根據(jù)試驗(yàn)35 kV 及其以下的系統(tǒng)，電阻值取在10～30 kΩ 即可達(dá)到較好的消諧效果[17]。仿真中選擇20 kΩ 進(jìn)行比較。

消諧方法2：PT 中性點(diǎn)接非線性電阻。

PT 一次側(cè)中性點(diǎn)接非線性電阻時(shí)，由于非線性電阻的熱容量較大，而且其阻值隨流過(guò)的電流而變化，阻尼效果較好。非線性電阻特性為

式中：k為非線性電阻的某一確定值；α為非線性系數(shù)；i為流過(guò)非線性電阻的電流。

選擇時(shí)應(yīng)注意k不宜太大，α不宜太小，針對(duì)10 kV電磁式電壓互感器，仿真試驗(yàn)中α取0.5，k取10[18-19]。

消諧方法3：間隙串接阻尼電阻。

本文提出了間隙串聯(lián)阻尼電阻的消諧方法。其中，間隙的放電電壓值為2 500 V，電阻阻值選取2 000 Ω。

4.1 消諧效果

按照上述3 種消諧方法給出的參數(shù)在仿真模型中進(jìn)行設(shè)置，對(duì)分頻諧振發(fā)生時(shí)的消諧效果分析對(duì)比見(jiàn)圖10-12。

圖10 20 kΩ 大電阻消諧效果Fig.10 Harmonic elimination effect of 20 kΩ resistance

圖11 非線性電阻消諧效果Fig.11 Harmonic elimination effect of nonlinear resistance

圖12 間隙串聯(lián)2 kΩ電阻消諧效果Fig.12 Harmonic elimination effect of gap series 2 kΩ resistor

由圖10-12 可知，3 種消諧方法都可起到消諧作用，但消諧所用時(shí)間存在差異。1）PT 中性點(diǎn)接大電阻的消諧方法諧振消失時(shí)刻tr=0.421 s，但在諧振消除后非故障相的B、C 兩相仍有峰值為9 120 V左右的過(guò)電壓。2）PT 中性點(diǎn)接非線性電阻的消諧方法諧振消失時(shí)刻為tr=0.391 s，在諧振消除后各相電壓回歸正常。3）PT 中性點(diǎn)接間隙串接電阻的消諧方法諧振消失時(shí)刻為tr=0.332 s，在諧振消除后各相電壓回歸正常?？梢?jiàn)，在PT 中性點(diǎn)加裝間隙與電阻組合的這種消諧方法在消諧所需時(shí)間和過(guò)電壓抑制上都有較好的表現(xiàn)。

4.2 電壓互感器末端電壓水平

電壓互感器一次側(cè)中性點(diǎn)都有一定的絕緣等級(jí)，10 kV 電磁式PT 中性點(diǎn)絕緣等級(jí)一般在3 000 V左右[26]。而中性點(diǎn)串接各類電阻后，均會(huì)導(dǎo)致中性點(diǎn)電位升高，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損耗中性點(diǎn)絕緣。因而，需要對(duì)加裝各類消諧裝置后，諧振發(fā)生時(shí)中性點(diǎn)的電壓水平進(jìn)行計(jì)算[27-34]。

仿真中3 種消諧模型設(shè)置的方法同4.1 節(jié)中提出的設(shè)置方法一致，通過(guò)在仿真中PT 一次側(cè)中性點(diǎn)放置節(jié)點(diǎn)電壓探針?lè)謩e測(cè)得3 種消諧方法在發(fā)生分頻諧振時(shí)的PT 末端電壓的波形。3 種消諧方法PT 末端電壓水平見(jiàn)圖13-15。

圖13 PT末端電壓水平（20 kΩ 大電阻）Fig.13 PT terminal voltage level（20 kΩ large resistance）

圖15 PT末端電壓水平（間隙串聯(lián)2 kΩ電阻）Fig.15 PT terminal voltage level（gap series 2 kΩ resistor）

從圖13-15 中可見(jiàn)，在單相接地故障發(fā)生時(shí)PT中性點(diǎn)接大電阻和非線性電阻的消諧方法會(huì)在PT 末端產(chǎn)生一個(gè)很高的電壓，電壓峰值分別為7 290 V 和5 250 V 左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)PT 末端的絕緣耐受電壓3 000 V，存在損壞PT 絕緣的風(fēng)險(xiǎn)。而采用新型的阻尼電阻串接間隙的消諧方法，由于電阻阻值較小，PT 末端電壓峰值僅有1 200 V 左右，有效降低了PT末端的電壓水平，避免了PT 末端的絕緣損壞。

4.3 開(kāi)口三角電壓幅值

PT 一次繞組經(jīng)線性電阻接地，電阻越大抑制鐵磁諧振的效果越好。但電阻過(guò)大會(huì)使開(kāi)口三角的電壓偏低，無(wú)法滿足PT 開(kāi)口三角電壓不小于80 V的要求[20-21]，會(huì)影響接地檢測(cè)裝置的靈敏性和繼電保護(hù)裝置的正確動(dòng)作。

仿真中3 種消諧模型采用4.1 節(jié)的設(shè)置方法，仿真中通過(guò)在仿真中PT 一次側(cè)中性點(diǎn)放置支路電壓探針?lè)謩e測(cè)得3 種消諧方法在發(fā)生分頻諧振時(shí)的PT 開(kāi)口三角處的電壓波形，電壓波形見(jiàn)圖16-18。

圖16 PT開(kāi)口三角電壓幅值（20 kΩ大電阻）Fig.16 PT opening triangular voltage amplitude（20 kΩ large resistance）

圖17 PT開(kāi)口三角電壓幅值（非線性電阻）Fig.17 PT opening triangular voltage amplitude（non-linear resistance）

從圖16-18 的對(duì)比可以得出，PT 中性點(diǎn)直接接大電阻和非線性電阻的消諧方法開(kāi)口三角處的電壓在單相接地故障消失后分別為55 V 和65 V 左右波動(dòng)，無(wú)法滿足開(kāi)口三角處電壓不小于80 V 的要求，新型阻尼電阻串接間隙的消諧方法可以在單相接地故障消失之后將開(kāi)口三角處的電壓穩(wěn)定在150 V 左右，滿足開(kāi)口三角電壓不小于80 V 的要求，保證了新型消諧方法消諧有效性的同時(shí)不會(huì)影響接地測(cè)試裝置的靈敏性和繼電保護(hù)裝置的正確動(dòng)作。

4.4 流經(jīng)接地點(diǎn)的電容電流幅值大小

單相接地故障發(fā)生時(shí)，接地點(diǎn)會(huì)流經(jīng)一個(gè)幅值很大的容性電流，可能會(huì)危害系統(tǒng)的正常運(yùn)行，通常采取的抑制容性電流的方法是加裝消弧線圈，若系統(tǒng)容性電流過(guò)大則會(huì)帶來(lái)其他問(wèn)題。

通過(guò)在仿真中單相接地故障發(fā)生處放置支路電流探針?lè)謩e測(cè)得3 種消諧方法在發(fā)生分頻諧振時(shí)流經(jīng)接地點(diǎn)的容性電流大小，容性電流波形見(jiàn)圖19-21。

通過(guò)圖18、19、20 可見(jiàn)，PT 中性點(diǎn)接電阻串聯(lián)間隙時(shí)流經(jīng)接地點(diǎn)的容性電流為0.210 A，而PT 中性點(diǎn)直接串接大電阻和非線性電阻的容性電流分別為0.421 A 和0.285 A。

圖18 PT開(kāi)口三角電壓幅值（間隙串聯(lián)2 kΩ電阻）Fig.18 PT opening triangular voltage amplitude（gap series 2 kΩ resistor）

圖19 流經(jīng)接地點(diǎn)的電容電流幅值大小（20 kΩ 大電阻）Fig.19 Capacitance current amplitude through the grounding point（20 kΩ large resistance）

圖20 流經(jīng)接地點(diǎn)的電容電流幅值大?。ǚ蔷€性電阻）Fig.20 Capacitance current amplitude through the grounding point（non-linear resistance）

圖21 流經(jīng)接地點(diǎn)的電容電流幅值大?。ㄩg隙串聯(lián)2 kΩ 電阻）Fig.21 Capacitance current amplitude through the grounding point（gap series 2 kΩ resistor）

可見(jiàn)，新型消諧方法的施加可以有效降低發(fā)生單相接地故障時(shí)接地點(diǎn)的容性電流、減少因容性電流過(guò)大發(fā)生事故的概率。3 種消諧方法的綜合比較見(jiàn)表1。由表1 可見(jiàn)，PT 一次側(cè)加裝間隙與阻尼電阻的串聯(lián)組合在保證消諧效果的同時(shí)對(duì)于PT 末端電壓水平、PT 開(kāi)口三角電壓幅值和接地點(diǎn)電容電流這3 個(gè)關(guān)鍵方面均能達(dá)到較好的效果。

表1 消諧方法綜合對(duì)比Table 1 Comprehensive comparison of harmonic elimination methods

5 結(jié)語(yǔ)

1）本文針對(duì)配電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障導(dǎo)致PT 鐵芯飽和而引發(fā)的鐵磁諧振問(wèn)題，提出了在PT 一次側(cè)中性點(diǎn)加裝間隙與阻尼電阻串聯(lián)結(jié)構(gòu)的消諧方法。

2）通過(guò)理論分析和仿真計(jì)算，確定了新型消諧方法中間隙的擊穿電壓和與其配合使用的阻尼電阻的取值。

3）通過(guò)仿真計(jì)算，對(duì)比了PT 一次側(cè)分別加裝高阻值電阻、非線性電阻和間隙與阻尼電阻串聯(lián)組合三者在消諧效果、PT 末端電壓水平、PT 開(kāi)口三角電壓幅值和開(kāi)口三角處容性電流的大小這4 個(gè)關(guān)鍵方面，證明了本文所提出的新型消諧方法的有效性與優(yōu)越性，為配電網(wǎng)系統(tǒng)的消諧方法提供參考。