淺談變電所10kV電壓互感器防諧振措施

摘 要：對于電壓互感器而言，諧振一直是影響其電壓的一個重要因素，文章主要分析了中性點不接地的10kV配電系統中電磁式電壓互感器發生鐵磁諧振的原因，并指出其對配電系統和設備所產生的危害，闡述了電壓互感器的多種防止諧振的舉措。

關鍵詞：10kV鐵磁諧振電壓互感器；防諧振措施；研究分析

前言

在中性點不接地的10kV配電系統中，大多采用電磁式電壓互感器（PT），其一、二次繞組接成星形，且中性點直接接地，另三次繞組接成開口三角形，用來監測系統是否出現單相接地。正常運行時，PT的勵磁感抗相對于10kV系統的對地容性阻抗大得多，且三相基本平衡，中性點偏移電壓很小，系統不會發生諧振。但發生某些情況時，會使PT三相的勵磁電感快速達到飽和，且每相飽和程度的差別比較大，導致三相對地的阻抗明顯處于不平衡，系統中性點電壓產生偏移，參數匹配得當時使PT勵磁電感和三相對地電容構成的回路產生諧振過電壓。這種過電壓的發生可導致設備的損壞，對系統造成諧波污染等問題。

1 電壓互感器諧振發生原因

在10kV配電系統是不接地系統，但其星形接法的PT高壓側中性點必須直接接地，同時10kV母線和線路有對地電容，其等值電路見圖1，其中EA，EB，EC為三相電源電動勢。此時各相對地勵磁電感LA=LB=LC=L0與母線和線路對地等值電容C0間組成獨立的振蕩回路。

在電網中性點不接地系統中，系統中10千伏母線常接有Yo 接線的電磁式電壓互感器，方便監視三相對地電壓，正常時PT的勵磁阻抗很大，對地阻抗呈容性，三相基本平衡，中性點O的位移電壓很小，但擾動情況下，如系統單相接地的消失和發生，都會使PT中暫態勵磁電流急劇增大，感值下降，三相電感值就會變化，在O點發生零序電壓。

有研究證明：在PT開口三角繞組接入電阻（R/Xm≤0.4），相當于在PT的勵磁電感之中并入電阻，可以限制和消除諧振；在PT的高壓中性點串接一個電阻，隨著R的增大，諧振的范圍就會縮小，當R≥6%Xm時可消除一切鐵磁諧振；當線路對地容抗XCo/Xm≤0.01時，將不會產生諧振。

PT鐵磁諧振過電壓會使高壓保險熔斷、限流電阻爆炸、絕緣閃絡等異常故障，可能使PT噴油冒煙或燒毀或爆炸，此外會造成虛幻接地現象和接地指示誤動作。

2 電壓互感器消除鐵磁諧振措施

在中性點不接地電網系統中消除電壓互感器諧振過電壓的根本思路就是抑制產生鐵磁諧振的條件，可以從PT一次側和二次側著手。

2.1 一次消諧的主要方法

（1）選用勵磁特性好的電壓互感器。使電壓互感器在發生單相接地故障時鐵心不易被飽和，這樣諧振的匹配參數就無法構成。

（2）三相母線接無間隙氧化鋅避雷器（MOA）。其原理是根據非線性電阻泄放三相對地電容上的零序電荷來達到消除諧振。但是在電網中性點不接地系統中，不宜單純采用避雷器作為電網互感器鐵磁諧振的限壓辦法，而應該當作其后備保護。

（3）在PT高壓側中性點加裝LXQ型消諧器。因為當電阻元件的容量大小、絕緣水平及連接方式等選擇不當時，直接選用線性電阻時，會發生設備引線過熱燒斷、電器燒損、沿面閃絡等。

（4）電網系統中性點經過消弧線圈接地。該種情況下，消弧線圈（Ln）的作用不再是用于補償系統的電容電流，只是讓Ln值遠小于PT的勵磁電感，此時回路中3Ln和線路電容大小決定零序自振的角頻率，從而不會發生PT引起的共振現象。很明顯Ln越小，消除諧振的效果越好。

（5）PT高壓側中性點串接一個線性電阻然后接地。把PT高壓側中性點直接接地方式改為通過電阻R0接地，這樣就等價于在PT二次開口三角繞組接入電阻或每相對地并聯電阻。一般來說，R0越大阻尼效果越好，但R0太大，當電網出現單相接地時，將會影響系統繼電保護裝置的正確動作和接地指示的靈敏度。

（6）采用PT高壓側中性點串聯單相PT。根據在電網發生單相接地時，系統線路電壓由主PT和副PT共同承擔，等于改善了PT的勵磁特性，使PT不易達到飽和。

2.2 二次消諧的主要方法

（1）最原始方法，PT開口三角側接1個燈泡。但隨著電網系統容量的增大，實踐表明此方法的消諧效果不理想。

（2）在PT開口三角側加裝消諧裝置。當電網系統分頻諧振時，其繼電器會啟動，將開口在三角繞組短接，經1s后，繼電器則自動復歸。所以在開口三角繞組接低頻率繼電器，整定其動作頻率在34赫磁以下，動作電壓在18伏以上，用以消除分頻諧振。

（3）電壓互感器開口三角加接一個電阻器。電阻接在開口三角繞組兩端，一次側電流肯定會增大，PT的容量相應增大。從抑制諧波方面考慮，R值越小，效果越顯著，但PT的過載現象越嚴重，在諧振或單相接地時間過長時甚至會導致保險絲熔斷或PT燒毀。

3 結束語

文章分別介紹了一次消諧的方法和二次消諧的方法，在實際工作中，我們應根據當地的電網情況，結合電網運行方式，進行分析討論采用何種消諧方法，及時采取相關技術措施來抑制和消除鐵磁諧振，避免由此帶來的故障擴大，確保電網的安全穩定運行。

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作者簡介：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，從事配電運檢工作。