一、二次消諧裝置原理分析探討

摘 要 闡述了變電站內一、二次消諧裝置的工作原理及用途，深入分析一、二次消諧裝置的區別及缺陷，讓我們對消諧裝置有更深刻的理解。

關鍵詞 諧振；微機消諧裝置；一次消諧器

中圖分類號：TM86 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）19-0182-01

1 概述

電力系統中有許多電感元件，例如變壓器、電壓互感器等這些大都為非線性元件，它和系統的電容組成許多復雜的振蕩回路，如果滿足一定的條件，就可激發起持續時間較長的鐵磁諧振過電壓。發生鐵磁諧振時產生的較高過電壓和較大的過電流，極易使電力設備的絕緣損壞，嚴重情況下危及運行人員的安全，為解決此類問題，電力系統就按要求使用了消諧裝置。

2 設備分類及用途

消諧設備按照接線方式可分為兩大類：一次消諧和二次微機消諧裝置，雖然都是消諧設備，但也存在一定的區別和缺陷，下面就對這兩類消諧設備介紹如下。

2.1 一次消諧器

一次消諧器實際上是一個非線性消諧電阻Ro，串接于電壓互感器一次側中性點與地之間。電網正常運行時，消諧器上電壓小于500 V，Ro呈高電阻值，阻尼作用大，使諧振在起始階段不易發展；當電網單相接地時，消諧器上電壓較高，Ro呈低值，電網弧光接地時，Ro仍能保持一定的阻值，可以限制互感器涌流。

該裝置具有消除電壓互感器飽和諧振和限制涌流兩種功能，但在實際應用中存在以下缺點：

1）中性點為半絕緣結構，Ro→∞，即電壓互感器高壓側繞組中性點變為絕緣了，電壓互感器的電感量不參與零序回路，也就不存在電壓互感器飽和過電壓，但Ro太大，當電網出現單相接地時，大部分零序電壓降在Ro上，會使開口三角形電壓太低，電壓互感器零序電壓U0的測量值有誤差影響接地指示靈敏度和保護裝置正常動作。

2）一次消諧器存在唯一性，一次消諧器只能限制所接電壓互感器不發生諧振。當發生單相接地故障時，且系統中有多臺高壓側中性點接地的電壓互感器同時運行，則必須每臺電壓互感器均在中性點安裝消諧電阻器方有效。

3）單相接地時，電壓互感器的零序電壓Uo的測量值有誤差，對Uo幅值和角度精度要求較高的場合（如微機接地選線裝置）不適宜使用。

4）裝置自身的熱容量有限，即使選用熱容量相對較大的LXQ型，在持續時間較長的間歇電弧接地過電壓激發下，裝置仍有損壞發生。

2.2 二次消諧裝置

圖1 二次消諧裝置接線

二次消諧，即微機消諧裝置，二次接線如圖1，采用高性能的單片微機作為核心元件，對PT開口三角電壓進行遁環檢測。正常工作情況下，該電壓小于30 V，裝置內的大功率消諧元件（固態繼電器）處于阻斷狀態，對系統運行不產生影響。當系統發生故障后，消諧裝置判斷如下：

1）當30 V≤Uo<120 V時，微機消諧裝置發出“接地”報警信號，不啟動裝置內部的大功率消諧元件。

2）當120 V≤Uo<145 V時，微機消諧裝置發出“接地”和“過電壓”報警信號，不啟動裝置內部的大功率消諧元件。

3）當150 V≤Uo時，消諧裝置判斷為“諧振”，系統立即啟動消諧元件，讓鐵磁諧振在阻尼作用下迅速消失。

電網發生故障后，消諧裝置將自動記錄、存貯，并自動報警、顯示諧振信息（時間、頻率、電壓值）。故障消失后，返回起始狀態，并繼續檢測電網中的狀態，儀器雖然精密，但還是存在一定的缺陷。

1）當電網內發生單相接地時，電壓互感器開口三角形繞組兩端會出現100V的工頻零序電壓，這樣阻尼電阻的容量就要求足夠大，當阻尼電阻太小，一方面電阻本身可能因過熱而燒壞；另一方面，電壓互感器也可能因電流過大而燒損。當涌流發生時，它會將二次開口三角短路，這反而會增大涌流幅值。

2）難以正確區分基波諧振和單相接地，目前判據的主要判斷依據為零序電壓Uo的電壓值，通常基頻諧振定為Uo≥150 V，單相接地定為30 V≤Uo<145 V。為了防止單相接地時裝置誤動使電壓互感器長時間過載而燒毀，只好將基頻諧振的判據電壓定得比較高。

3 一、二次消諧裝置的區別

一、二次消諧裝置除了接線方式不同外，在電網正常運行時，也能起到互補的作用。

1）微機消諧裝置起動消諧期間，晶閘管全導通，呈低阻態，電阻約為幾毫歐，如此小的電阻值足以阻尼高頻、基頻及分頻三種諧振，而且對整個電網有效，即一個系統中只需選擇一臺TV安裝消諧器即可，而一次消諧裝置只能針對一組電壓互感器。

2）微機消諧裝置在電網對地電容較大時，對防止間歇性接地或接地消失瞬間，互感器瞬時飽和所產生的低頻飽和電流（即涌流，非諧振引起）造成的熔絲熔斷，是無能為力的，而一次消諧裝置是可以有效的避免此現象。

4 消諧裝置運行注意事項

對于一次消諧裝置，正常運行時，視為帶電設備，我們不能對其進行直接維護，但必須定期對一次消諧裝置進行停電，做性能檢測試驗。二次消諧裝置屬于電子產品，日常運行時應注意以下幾點。

1）二次消諧裝置的主要判斷依據是電壓互感器的開口三角形電壓，在設備投運驗收時，應將電壓互感器開口三角形電壓接線作為重點排查項目。

2）二次消諧裝置可以向綜自后臺發出設備故障信號，因此，消諧裝置投運前，應再次對二次消諧裝置進行模擬試驗，確保報警信號能發往綜自后臺。

3）運行人員進行變電站巡視時，應認真檢查二次消諧裝置是否正常運行，檢查項目：液晶屏顯示情況、電源燈和運行指示燈是否正常亮起、按功能鍵，檢查消諧裝置是否死機等。

隨著電力事業的迅速發展，電網的健康發展離不了這些基礎設施，所以我們應該正確合理的運用消諧設備，消除電網安全隱患，為做堅強電網打好堅實的基礎。

參考文獻

[1]朱大新.數字化變電站綜合自動化系統的發展[J].電工技術雜志，2004（06）.

[2]張繼雄.變電站自動化系統選型中應注意的問題[J].內蒙古電力技術，2005（12）.

[3]劉貴水，趙逢榮.變電二次設計相關問題探討[J].科技資訊，2008（19）.

作者簡介

王帆，女，陜西西安人，電力技術工程師，本科，研究方向：電力設計。endprint

摘 要 闡述了變電站內一、二次消諧裝置的工作原理及用途，深入分析一、二次消諧裝置的區別及缺陷，讓我們對消諧裝置有更深刻的理解。

關鍵詞 諧振；微機消諧裝置；一次消諧器

中圖分類號：TM86 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）19-0182-01

1 概述

電力系統中有許多電感元件，例如變壓器、電壓互感器等這些大都為非線性元件，它和系統的電容組成許多復雜的振蕩回路，如果滿足一定的條件，就可激發起持續時間較長的鐵磁諧振過電壓。發生鐵磁諧振時產生的較高過電壓和較大的過電流，極易使電力設備的絕緣損壞，嚴重情況下危及運行人員的安全，為解決此類問題，電力系統就按要求使用了消諧裝置。

2 設備分類及用途

消諧設備按照接線方式可分為兩大類：一次消諧和二次微機消諧裝置，雖然都是消諧設備，但也存在一定的區別和缺陷，下面就對這兩類消諧設備介紹如下。

2.1 一次消諧器

一次消諧器實際上是一個非線性消諧電阻Ro，串接于電壓互感器一次側中性點與地之間。電網正常運行時，消諧器上電壓小于500 V，Ro呈高電阻值，阻尼作用大，使諧振在起始階段不易發展；當電網單相接地時，消諧器上電壓較高，Ro呈低值，電網弧光接地時，Ro仍能保持一定的阻值，可以限制互感器涌流。

該裝置具有消除電壓互感器飽和諧振和限制涌流兩種功能，但在實際應用中存在以下缺點：

1）中性點為半絕緣結構，Ro→∞，即電壓互感器高壓側繞組中性點變為絕緣了，電壓互感器的電感量不參與零序回路，也就不存在電壓互感器飽和過電壓，但Ro太大，當電網出現單相接地時，大部分零序電壓降在Ro上，會使開口三角形電壓太低，電壓互感器零序電壓U0的測量值有誤差影響接地指示靈敏度和保護裝置正常動作。

2）一次消諧器存在唯一性，一次消諧器只能限制所接電壓互感器不發生諧振。當發生單相接地故障時，且系統中有多臺高壓側中性點接地的電壓互感器同時運行，則必須每臺電壓互感器均在中性點安裝消諧電阻器方有效。

3）單相接地時，電壓互感器的零序電壓Uo的測量值有誤差，對Uo幅值和角度精度要求較高的場合（如微機接地選線裝置）不適宜使用。

4）裝置自身的熱容量有限，即使選用熱容量相對較大的LXQ型，在持續時間較長的間歇電弧接地過電壓激發下，裝置仍有損壞發生。

2.2 二次消諧裝置

圖1 二次消諧裝置接線

二次消諧，即微機消諧裝置，二次接線如圖1，采用高性能的單片微機作為核心元件，對PT開口三角電壓進行遁環檢測。正常工作情況下，該電壓小于30 V，裝置內的大功率消諧元件（固態繼電器）處于阻斷狀態，對系統運行不產生影響。當系統發生故障后，消諧裝置判斷如下：

1）當30 V≤Uo<120 V時，微機消諧裝置發出“接地”報警信號，不啟動裝置內部的大功率消諧元件。

2）當120 V≤Uo<145 V時，微機消諧裝置發出“接地”和“過電壓”報警信號，不啟動裝置內部的大功率消諧元件。

3）當150 V≤Uo時，消諧裝置判斷為“諧振”，系統立即啟動消諧元件，讓鐵磁諧振在阻尼作用下迅速消失。

電網發生故障后，消諧裝置將自動記錄、存貯，并自動報警、顯示諧振信息（時間、頻率、電壓值）。故障消失后，返回起始狀態，并繼續檢測電網中的狀態，儀器雖然精密，但還是存在一定的缺陷。

1）當電網內發生單相接地時，電壓互感器開口三角形繞組兩端會出現100V的工頻零序電壓，這樣阻尼電阻的容量就要求足夠大，當阻尼電阻太小，一方面電阻本身可能因過熱而燒壞；另一方面，電壓互感器也可能因電流過大而燒損。當涌流發生時，它會將二次開口三角短路，這反而會增大涌流幅值。

2）難以正確區分基波諧振和單相接地，目前判據的主要判斷依據為零序電壓Uo的電壓值，通常基頻諧振定為Uo≥150 V，單相接地定為30 V≤Uo<145 V。為了防止單相接地時裝置誤動使電壓互感器長時間過載而燒毀，只好將基頻諧振的判據電壓定得比較高。

3 一、二次消諧裝置的區別

一、二次消諧裝置除了接線方式不同外，在電網正常運行時，也能起到互補的作用。

1）微機消諧裝置起動消諧期間，晶閘管全導通，呈低阻態，電阻約為幾毫歐，如此小的電阻值足以阻尼高頻、基頻及分頻三種諧振，而且對整個電網有效，即一個系統中只需選擇一臺TV安裝消諧器即可，而一次消諧裝置只能針對一組電壓互感器。

2）微機消諧裝置在電網對地電容較大時，對防止間歇性接地或接地消失瞬間，互感器瞬時飽和所產生的低頻飽和電流（即涌流，非諧振引起）造成的熔絲熔斷，是無能為力的，而一次消諧裝置是可以有效的避免此現象。

4 消諧裝置運行注意事項

對于一次消諧裝置，正常運行時，視為帶電設備，我們不能對其進行直接維護，但必須定期對一次消諧裝置進行停電，做性能檢測試驗。二次消諧裝置屬于電子產品，日常運行時應注意以下幾點。

1）二次消諧裝置的主要判斷依據是電壓互感器的開口三角形電壓，在設備投運驗收時，應將電壓互感器開口三角形電壓接線作為重點排查項目。

2）二次消諧裝置可以向綜自后臺發出設備故障信號，因此，消諧裝置投運前，應再次對二次消諧裝置進行模擬試驗，確保報警信號能發往綜自后臺。

3）運行人員進行變電站巡視時，應認真檢查二次消諧裝置是否正常運行，檢查項目：液晶屏顯示情況、電源燈和運行指示燈是否正常亮起、按功能鍵，檢查消諧裝置是否死機等。

隨著電力事業的迅速發展，電網的健康發展離不了這些基礎設施，所以我們應該正確合理的運用消諧設備，消除電網安全隱患，為做堅強電網打好堅實的基礎。

參考文獻

[1]朱大新.數字化變電站綜合自動化系統的發展[J].電工技術雜志，2004（06）.

[2]張繼雄.變電站自動化系統選型中應注意的問題[J].內蒙古電力技術，2005（12）.

[3]劉貴水，趙逢榮.變電二次設計相關問題探討[J].科技資訊，2008（19）.

作者簡介

王帆，女，陜西西安人，電力技術工程師，本科，研究方向：電力設計。endprint

摘 要 闡述了變電站內一、二次消諧裝置的工作原理及用途，深入分析一、二次消諧裝置的區別及缺陷，讓我們對消諧裝置有更深刻的理解。

關鍵詞 諧振；微機消諧裝置；一次消諧器

中圖分類號：TM86 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）19-0182-01

1 概述

電力系統中有許多電感元件，例如變壓器、電壓互感器等這些大都為非線性元件，它和系統的電容組成許多復雜的振蕩回路，如果滿足一定的條件，就可激發起持續時間較長的鐵磁諧振過電壓。發生鐵磁諧振時產生的較高過電壓和較大的過電流，極易使電力設備的絕緣損壞，嚴重情況下危及運行人員的安全，為解決此類問題，電力系統就按要求使用了消諧裝置。

2 設備分類及用途

消諧設備按照接線方式可分為兩大類：一次消諧和二次微機消諧裝置，雖然都是消諧設備，但也存在一定的區別和缺陷，下面就對這兩類消諧設備介紹如下。

2.1 一次消諧器

一次消諧器實際上是一個非線性消諧電阻Ro，串接于電壓互感器一次側中性點與地之間。電網正常運行時，消諧器上電壓小于500 V，Ro呈高電阻值，阻尼作用大，使諧振在起始階段不易發展；當電網單相接地時，消諧器上電壓較高，Ro呈低值，電網弧光接地時，Ro仍能保持一定的阻值，可以限制互感器涌流。

該裝置具有消除電壓互感器飽和諧振和限制涌流兩種功能，但在實際應用中存在以下缺點：

1）中性點為半絕緣結構，Ro→∞，即電壓互感器高壓側繞組中性點變為絕緣了，電壓互感器的電感量不參與零序回路，也就不存在電壓互感器飽和過電壓，但Ro太大，當電網出現單相接地時，大部分零序電壓降在Ro上，會使開口三角形電壓太低，電壓互感器零序電壓U0的測量值有誤差影響接地指示靈敏度和保護裝置正常動作。

2）一次消諧器存在唯一性，一次消諧器只能限制所接電壓互感器不發生諧振。當發生單相接地故障時，且系統中有多臺高壓側中性點接地的電壓互感器同時運行，則必須每臺電壓互感器均在中性點安裝消諧電阻器方有效。

3）單相接地時，電壓互感器的零序電壓Uo的測量值有誤差，對Uo幅值和角度精度要求較高的場合（如微機接地選線裝置）不適宜使用。

4）裝置自身的熱容量有限，即使選用熱容量相對較大的LXQ型，在持續時間較長的間歇電弧接地過電壓激發下，裝置仍有損壞發生。

2.2 二次消諧裝置

圖1 二次消諧裝置接線

二次消諧，即微機消諧裝置，二次接線如圖1，采用高性能的單片微機作為核心元件，對PT開口三角電壓進行遁環檢測。正常工作情況下，該電壓小于30 V，裝置內的大功率消諧元件（固態繼電器）處于阻斷狀態，對系統運行不產生影響。當系統發生故障后，消諧裝置判斷如下：

1）當30 V≤Uo<120 V時，微機消諧裝置發出“接地”報警信號，不啟動裝置內部的大功率消諧元件。

2）當120 V≤Uo<145 V時，微機消諧裝置發出“接地”和“過電壓”報警信號，不啟動裝置內部的大功率消諧元件。

3）當150 V≤Uo時，消諧裝置判斷為“諧振”，系統立即啟動消諧元件，讓鐵磁諧振在阻尼作用下迅速消失。

電網發生故障后，消諧裝置將自動記錄、存貯，并自動報警、顯示諧振信息（時間、頻率、電壓值）。故障消失后，返回起始狀態，并繼續檢測電網中的狀態，儀器雖然精密，但還是存在一定的缺陷。

1）當電網內發生單相接地時，電壓互感器開口三角形繞組兩端會出現100V的工頻零序電壓，這樣阻尼電阻的容量就要求足夠大，當阻尼電阻太小，一方面電阻本身可能因過熱而燒壞；另一方面，電壓互感器也可能因電流過大而燒損。當涌流發生時，它會將二次開口三角短路，這反而會增大涌流幅值。

2）難以正確區分基波諧振和單相接地，目前判據的主要判斷依據為零序電壓Uo的電壓值，通常基頻諧振定為Uo≥150 V，單相接地定為30 V≤Uo<145 V。為了防止單相接地時裝置誤動使電壓互感器長時間過載而燒毀，只好將基頻諧振的判據電壓定得比較高。

3 一、二次消諧裝置的區別

一、二次消諧裝置除了接線方式不同外，在電網正常運行時，也能起到互補的作用。

1）微機消諧裝置起動消諧期間，晶閘管全導通，呈低阻態，電阻約為幾毫歐，如此小的電阻值足以阻尼高頻、基頻及分頻三種諧振，而且對整個電網有效，即一個系統中只需選擇一臺TV安裝消諧器即可，而一次消諧裝置只能針對一組電壓互感器。

2）微機消諧裝置在電網對地電容較大時，對防止間歇性接地或接地消失瞬間，互感器瞬時飽和所產生的低頻飽和電流（即涌流，非諧振引起）造成的熔絲熔斷，是無能為力的，而一次消諧裝置是可以有效的避免此現象。

4 消諧裝置運行注意事項

對于一次消諧裝置，正常運行時，視為帶電設備，我們不能對其進行直接維護，但必須定期對一次消諧裝置進行停電，做性能檢測試驗。二次消諧裝置屬于電子產品，日常運行時應注意以下幾點。

1）二次消諧裝置的主要判斷依據是電壓互感器的開口三角形電壓，在設備投運驗收時，應將電壓互感器開口三角形電壓接線作為重點排查項目。

2）二次消諧裝置可以向綜自后臺發出設備故障信號，因此，消諧裝置投運前，應再次對二次消諧裝置進行模擬試驗，確保報警信號能發往綜自后臺。

3）運行人員進行變電站巡視時，應認真檢查二次消諧裝置是否正常運行，檢查項目：液晶屏顯示情況、電源燈和運行指示燈是否正常亮起、按功能鍵，檢查消諧裝置是否死機等。

隨著電力事業的迅速發展，電網的健康發展離不了這些基礎設施，所以我們應該正確合理的運用消諧設備，消除電網安全隱患，為做堅強電網打好堅實的基礎。

參考文獻

[1]朱大新.數字化變電站綜合自動化系統的發展[J].電工技術雜志，2004（06）.

[2]張繼雄.變電站自動化系統選型中應注意的問題[J].內蒙古電力技術，2005（12）.

[3]劉貴水，趙逢榮.變電二次設計相關問題探討[J].科技資訊，2008（19）.

作者簡介

王帆，女，陜西西安人，電力技術工程師，本科，研究方向：電力設計。endprint