浅析电压互感器的谐振治理

摘要：电力系统运行和实验表明,中压配电网中性点不接地系统中，由电压互感器引起的相关问题主要有两个：一个是铁磁谐振；另一个是TP高压保险熔断。这些问题的存在对于电力系统安全、稳定、可靠的运行也是十分不利的，而迄今为止，尚没有一种行之有效的解决办法。本文简要介绍一下电压互感器的谐振治理。

关键词：电压互感器铁磁谐振措施

一.引言

互感器是一种利用电磁原理进行电压、电流变换的变压器类设备，在电力系统广泛被使用,它是将电力系统一次回路中的电量信息按一定的比例关系传递到二次回路提供给测量仪表和继电保护装置等二次设备，对系统进行监视、测量和保护。电压互感器广泛应用于电力系统中，主要用于测量和继电保护。通过电压互感器将高电压按一定比例变成低电压，以便进行测量和监视，同时，由于电压互感器自身的特点，可以使电力系统二次侧与一次侧隔离，降低了对测量仪表和继电器的绝缘强度要求，使测量仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构轻巧，便于屏内安装。

二.电压互感器的基本知识

电压互感器是将电力系统的高电压变换成标准的低电压(或)的电器。它与测量仪表配合时测量电压和电能，与继电保护装置配合时则可对电力系统进行继电保护。电压互感器有电磁式和电容式之分，电磁式电压互感器实际上就是一种小容量、大电压比的降压变压器,因而其基本原理与变压器没有任何区别。它的一次绕组与电源、二次绕组与负载都遵守并联接线原则。

电压互感器二次绕组不能短路运行，因为电压互感器要求变换电压准确，通常内阻抗很小，短路阻抗压降很小。短路时二次侧产生很大的电流，电压互感器有烧坏的危险。由于电压互感器一次侧与高电压直接连接，若在运行中互感器的绝缘被击穿，高电压即窜入二次回路，将危及二次设备和人身安全，所以二次侧绕组必须一端接地。

三.铁磁谐振产生的原因

在中性点不接地系统中，正常运行时，由于三相对称，且电压互感器的励磁阻抗很大，大于系统对地电容，两者并联后可等值为某电容C，从而系统的对地阻抗呈现容性。在系统谐振时，电压互感器将产生过电压使电流激增，此时除了造成一次侧熔断器熔断外，还将导致电压互感器烧毁。个别情况下，还会引起避雷器、变压器、断路器的套管发生闪络或爆炸。

造成铁磁谐振的原因有很多，下面简单介绍一下：

⑴单相接地，使健全相的电压突然升高至线电压；

⑵由于雷击或其他原因造成线路瞬时接地，进而引起系统单相弧光接地，使健全相电压突然上升，产生很大的涌流；

⑶在电压互感器突然合闸时，其一相或两相绕组内出现巨大的涌流；

⑷电压互感器的高压熔丝不对称故障；

⑸关合闸时三相不同期等，都可造成电压互感器三相铁心出现不同程度的饱和，系统中性点出现较大的位移，位移电压可能是工频，也可能是分频或高频，饱和后的电压互感器励磁电感变小，此时若系统的对地电感与对地电容相匹配，就形成三相或单相共振回路，可激发各种铁磁谐振过电压。

工频和高频铁磁谐振过电压的幅值一般较高，可达额定值的3倍以上，起始暂态过程中的电压幅值可能更高，危及电气设备的绝缘。分频铁磁谐振可导致相电压低频摆动，励磁感抗成倍下降，过电压并不高，感抗下降会使励磁回路严重饱和，励磁电流急剧加大，电流大大超过额定值，导致铁心剧烈振动，使电压互感器一次侧熔丝过热烧毁。电网发生铁磁谐振过电压较明显的现象为系统有接地信号，电压表计指针不停地摆动，电气设备有较强烈的电晕声。

四.电压互感器的谐振措施

1.PT中性点经消谐器和小电阻接地

中性点串入的电阻等价于每相对地接入电阻，能够起到消耗能量、阻尼和抑制谐波的作用。在线路单相接地时，由于中性点对地带有一定电位，故能相应减少非故障相PT绕组的电压，使PT的饱和程度降低，不至于发生铁磁谐振。在线路出现较长时间单相接地时，消谐器上将出现千余伏电压，电阻下降，使其不至于影响接地指示装置的灵敏度，同时非线性电阻片的热容量相当大，可满足放电电流的要求。

2.改变接线方式

在中性点加PT，使得系统零序阻抗增大，各PT在故障下承受较小的电压，该电压不至于使PT铁芯饱和，也不会给PT高压保险造成冲击。

3.互感器的选择

选用励磁特性和伏安特性较好的电磁式电压互感器或改用电容式电压互感器。

4.消弧线圈的安装

选择消弧线圈安装位置时,应尽量避免由于电网运行方式的改变而使部分电网失去消弧线圈。

5.互感器的设计

在设计互感器线路时，减少同系统中电压互感器的组数和中性地接地组数，增大系统感抗。对于高压侧中性点经隔离开关接地的电压互感器，当相邻母线并列运行时，将其中一组电压互感器中性点隔离开关拉开，有利于增大系统感抗。

6.PT开口三角绕组接电阻或分频消谐装置

由于电阻接在开口三角绕组两端，必然会导致一次侧电流增大，也就是说PT的容量要相应增大。从抑制谐波方面考虑，R值越小，效果越显著，但PT的过载现象越严重，在谐振或单相接地时间过长时甚至会导致保险丝熔断或PT烧毁。要很好地抑制铁磁谐振，降低PT一次侧电流，同时亦保持了接地指示装置对零序电压幅值和相位的灵敏度，其优点相当突出，故可采了如下措施：

⑴长远来说，将用单相PT替代消谐器串接在中性点上，目前暂不更动以继续观察消谐器的运行效果。

⑵在新变电站安装时采用抗谐振型PT。

参考文献：

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