热敏电阻型一次限流消谐器的研究及应用

摘要：在中性点非有效接地系统中，电磁式电压互感器的铁磁谐振过电压是出现为最频繁、造成事故最多的一种内部过电压。运行经验表明，传统的pt消谐措施，并不能有效地遏制pt铁磁谐振过电压事故的发生。研究表明，用热敏电阻制作消谐器，更适合消除pt铁磁谐振。应用情况也证明了热敏电阻型一次限流消谐器对于消除pt铁磁谐振确实具有良好的效果。同时，热敏电阻型一次限流消谐器还能够有效地防止因熔断器不能可靠熔断所引发的母线短路故障。

关键词：中性点非有效接地系统；电磁式电压互感器；铁磁谐振；热敏电阻；一次限流消谐器

1引言

在中性点非有效接地系统中，电磁式电压互感器（以下简称pt）铁磁谐振过电压是出现最频繁、造成事故最多的一种内部过电压。pt铁磁谐振过电压，往往会导致pt熔断器熔断，甚至导致pt烧损，pt柜、避雷器、电缆头爆炸，母线全停，对电网的安全运行构成了极大的威胁，并严重影响了供电的可靠性。虽然目前电网已采取了各种消谐措施，但依然未能遏制pt铁磁谐振过电压事故的上升势头。此外，某些情况下pt饱和时的励磁电流增长，不会造成pt一次熔断器立即熔断。经过一段时间的电流作用后，热量的累积最终会导致熔断器的熔断，但电弧往往不能熄灭。持续的燃弧会造成熔管炸裂，从而引发pt柜内母线短路事故。

2 pt铁磁谐振的机理及传统消谐技术分析

2.1 pt铁磁谐振的发生机理概述

在中性点非有效接地系统中，为了测量三相对地电压和监视对地绝缘，pt的中性点直接接地。如图1所示，网络参数除了电力设备和导线对地等效电容c0外，还有pt的励磁电感l。

图1中性点非有效接地系统的等效网络

正常运行时，pt的励磁阻抗很大，并与网络的对地等效电容并联。由于网络中的感抗大于容抗，所以网络对地阻抗仍呈容性。但当系统中出现某些扰动，使pt三相电感饱和程度不同时，pt的励磁电感将与网络的对地电容构成特殊的谐振回路，产生谐振过电压。根据网络参数的不同，pt谐振的类型包括：工频谐振、高频谐振和分频谐振三种类型，其中分频谐振会造成pt的严重饱和，因此危害性最大。

2.2 pt铁磁谐振的传统消谐技术

对于中性点非有效接地系统中的pt铁磁谐振，目前消谐的方法较多，归纳起来，主要可分为改变参数、增加阻尼两大类，但均存在缺点和不足。

2.2.1 改变参数

（1）改善pt的伏安特性，使之不容易发生磁饱和。在这种情况下，必须要有更大的激发才会引起谐振。为此，应当减小铁芯磁密，即增大铁芯的截面积。为了消除谐振，铁芯的截面积应当增大到4倍以上，这是不现实的。因此改善励磁特性只能降低谐振的概率。但是特性改善后，一旦产生谐振，过电压将会变得更高。

（2）对于减少同一网络中并联pt台数，因中性点非有效接地系统属于配电网络，直接对用户供电，所以实际难以做到。

（3）母线上装设中性点接地的三相星形电容器组。对连接有多台pt的情况，因需增装电容量较大。同时，装设电容器组后，当发生单相闪络时接地电流将超过电弧熄灭的容许电流，从而产生弧光接地过电压的问题。

（4）pt高压侧中性点串联单相pt，将pt开口三角绕组短接，并在三相pt的中性点和大地之间串接一个单相pt，它的三倍感抗就是零序感抗，谐振也就难以发生。单相pt的次级电压用以测取电网的零序电压。显然，同一电网中，如有多组pt则必须每组均按此接线方能有效，且三相pt中性点对地电压(零序电压)亦被抬高，对于中性点弱绝缘的pt，在系统不对称接地时，甚至会发生绝缘击穿。