不接地電壓互感器產生諧振現象淺析

【摘要】針對不接地系統電壓互感器在正常操作及線路發生單相接地時，經常出現電壓互感器一次側熔斷器熔斷故障，根據這些現象對該問題進行了理論上的分析。找出了造成不接地系統電壓互感器熔斷的原因，提出了消除鐵磁諧振的措施和方法。保證了電力生產的穩定運行。

【關鍵詞】接地；諧振；互感器

【中圖分類號】TM3 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2012）09-0076-01

1、引言

我們有很多變電站主變的10kV側采用的是中性點不接地系統，在變電運行實際中，經常出現當線路發生單相接地或單相接地消失的瞬間，電壓互感器一次側熔斷器熔斷現象。或者是在進行正常的倒閘操作中，帶電壓互感器投入空載母線時，往往發現母線電壓指示不正常或出現接地信號，但檢查后卻沒有接地發生，分析其原因主要是由于電壓互感器的鐵磁諧振造成的。這種情況經常會使值班人員誤判為電壓互感器故障或是變電所內母線系統發生接地故障，影響了正常的運行工作。

2、電壓互感器產生諧振的原因分析

2.1 在中性點不接地系統中，雖然電源側的中性點不直接接地，但電壓互感器的高壓側中性點是接地的，若ca，Cb，cc為各回線路（包括電纜出線和架空線路）三相對地的等值電容，而La，TJb，Lc則為母線電壓互感器的一次側三個線圈的對地阻抗（忽略其線圈電阻），假設系統發生單相接地（如A相），其接線圖如圖1所示。

此時，電壓互感器的鐵心線圈相當于與電容器并聯，構成了可能產生諧振的并聯電路，由于相對地電壓升高1.732倍，有可能使得電壓互感器的鐵心出現飽和或接近飽和，阻抗變小，電路中出現容抗和阻抗相等的情況，從而產生了并聯諧振，此時互感器一次側的電流最大，這樣有可能使電壓互感器的高壓側熔斷件熔斷，或者燒壞電壓互感器。此種情況往往在變電所投產初期（線路出線回路少）不是很明顯，但隨著線路出線回路的增多（各回線路對地的等值電容量增大，容抗增大）出現諧振的情況較多。

2.2 倒閘操作時，由于電壓互感器的諧振而造成母線電壓不平衡。此種情況往往是在設備進行關合空載母線時發生，其等值電路圖可由圖2表示。

圖2中L是電壓互感器一次線圈的電感，c是各相母線對地電容，由于電壓互感器的中性點是接地的，且各相對地電容的一端也是接地的，在正常情況下，三相電容是對稱的，但當母線充電時，就存在著以下兩種情況：

①由于合閘瞬間的三相觸頭不同期性，此時最慢接觸的一相在觸頭問相當于串聯上一個電容（如A相）。

當電容的容抗等于互感器的感抗時即產生諧振，但該狀態下只是使中央信號裝置的電鈴響了一下，儀表擺動一下，但隨著操作的完成該現象隨之消失。

②由于合閘過程中產生操作過電壓，此時假設斷路器在合閘操作過程中A相出現過電壓，則有可能使A相電壓互感器鐵心出現飽和，使A相電壓互感器線圈感抗變小，從而三相的總阻抗出現不平衡，使電壓互感器的中性點對地電壓發生位移現象。

3、消除鐵磁諧振的措施和方法

3.1 采用質量好，技術性能優，鐵心不易飽和的電壓互感器。

3.2 提高斷路器的檢修質量，確保合閘操作的同期性，減少操作過電壓。

3.3 必要時可采用改變操作順序，以避免操作過程中產生諧振的條件。

3.4 對在空載母線的充電中產生的諧振，可以采用投入空載線路的方法，以改變其諧振的條件。

3.5 傳統采用消諧的措施是在電壓互感器的開口三角側接上一個燈泡，該方法屬于較為原始的方法，隨著系統容量的增大和電纜線路的增加，實踐運行表明該方法的消諧效果不是很明顯。

3.6 另一種方法是采用在電壓互感器二次側的開口三角上加裝一種可控硅多功能消諧裝置的方法，但該方法需要采用外加交流電源，有時由于裝置的電子器件發生短路也會影響消諧效果。

3.7 目前使用的另外一種消諧裝置是在電壓互感器的一次側中性點上串接LXQ型非線性電阻，以限制其產生諧振的方法，由于該方法具有安裝簡便、結構簡單、消諧效果明顯的特點，目前得到廣泛的應用，具有較高的推廣使用價值。

4、結語

中性點不接地系統發生諧振的直接因素是系統過電壓，其根本原因是電壓互感器出現飽和，造成互感器的感抗改變，至于采用何種消諧方法，應該根據實際情況，結合系統的運行方式，分別采取措施，以達到預期的目的。