浅谈变电所10kV电压互感器防谐振措施

摘 要：对于电压互感器而言，谐振一直是影响其电压的一个重要因素，文章主要分析了中性点不接地的10kV配电系统中电磁式电压互感器发生铁磁谐振的原因，并指出其对配电系统和设备所产生的危害，阐述了电压互感器的多种防止谐振的举措。

关键词：10kV铁磁谐振电压互感器；防谐振措施；研究分析

前言

在中性点不接地的10kV配电系统中，大多采用电磁式电压互感器（PT），其一、二次绕组接成星形，且中性点直接接地，另三次绕组接成开口三角形，用来监测系统是否出现单相接地。正常运行时，PT的励磁感抗相对于10kV系统的对地容性阻抗大得多，且三相基本平衡，中性点偏移电压很小，系统不会发生谐振。但发生某些情况时，会使PT三相的励磁电感快速达到饱和，且每相饱和程度的差别比较大，导致三相对地的阻抗明显处于不平衡，系统中性点电压产生偏移，参数匹配得当时使PT励磁电感和三相对地电容构成的回路产生谐振过电压。这种过电压的发生可导致设备的损坏，对系统造成谐波污染等问题。

1 电压互感器谐振发生原因

在10kV配电系统是不接地系统，但其星形接法的PT高压侧中性点必须直接接地，同时10kV母线和线路有对地电容，其等值电路见图1，其中EA，EB，EC为三相电源电动势。此时各相对地励磁电感LA=LB=LC=L0与母线和线路对地等值电容C0间组成独立的振荡回路。

在电网中性点不接地系统中，系统中10千伏母线常接有Yo 接线的电磁式电压互感器，方便监视三相对地电压，正常时PT的励磁阻抗很大，对地阻抗呈容性，三相基本平衡，中性点O的位移电压很小，但扰动情况下，如系统单相接地的消失和发生，都会使PT中暂态励磁电流急剧增大，感值下降，三相电感值就会变化，在O点发生零序电压。

有研究证明：在PT开口三角绕组接入电阻（R/Xm≤0.4），相当于在PT的励磁电感之中并入电阻，可以限制和消除谐振；在PT的高压中性点串接一个电阻，随着R的增大，谐振的范围就会缩小，当R≥6%Xm时可消除一切铁磁谐振；当线路对地容抗XCo/Xm≤0.01时，将不会产生谐振。

PT铁磁谐振过电压会使高压保险熔断、限流电阻爆炸、绝缘闪络等异常故障，可能使PT喷油冒烟或烧毁或爆炸，此外会造成虚幻接地现象和接地指示误动作。

2 电压互感器消除铁磁谐振措施

在中性点不接地电网系统中消除电压互感器谐振过电压的根本思路就是抑制产生铁磁谐振的条件，可以从PT一次侧和二次侧着手。

2.1 一次消谐的主要方法

（1）选用励磁特性好的电压互感器。使电压互感器在发生单相接地故障时铁心不易被饱和，这样谐振的匹配参数就无法构成。

（2）三相母线接无间隙氧化锌避雷器（MOA）。其原理是根据非线性电阻泄放三相对地电容上的零序电荷来达到消除谐振。但是在电网中性点不接地系统中，不宜单纯采用避雷器作为电网互感器铁磁谐振的限压办法，而应该当作其后备保护。

（3）在PT高压侧中性点加装LXQ型消谐器。因为当电阻元件的容量大小、绝缘水平及连接方式等选择不当时，直接选用线性电阻时，会发生设备引线过热烧断、电器烧损、沿面闪络等。

（4）电网系统中性点经过消弧线圈接地。该种情况下，消弧线圈（Ln）的作用不再是用于补偿系统的电容电流，只是让Ln值远小于PT的励磁电感，此时回路中3Ln和线路电容大小决定零序自振的角频率，从而不会发生PT引起的共振现象。很明显Ln越小，消除谐振的效果越好。

（5）PT高压侧中性点串接一个线性电阻然后接地。把PT高压侧中性点直接接地方式改为通过电阻R0接地，这样就等价于在PT二次开口三角绕组接入电阻或每相对地并联电阻。一般来说，R0越大阻尼效果越好，但R0太大，当电网出现单相接地时，将会影响系统继电保护装置的正确动作和接地指示的灵敏度。

（6）采用PT高压侧中性点串联单相PT。根据在电网发生单相接地时，系统线路电压由主PT和副PT共同承担，等于改善了PT的励磁特性，使PT不易达到饱和。

2.2 二次消谐的主要方法

（1）最原始方法，PT开口三角侧接1个灯泡。但随着电网系统容量的增大，实践表明此方法的消谐效果不理想。

（2）在PT开口三角侧加装消谐装置。当电网系统分频谐振时，其继电器会启动，将开口在三角绕组短接，经1s后，继电器则自动复归。所以在开口三角绕组接低频率继电器，整定其动作频率在34赫磁以下，动作电压在18伏以上，用以消除分频谐振。

（3）电压互感器开口三角加接一个电阻器。电阻接在开口三角绕组两端，一次侧电流肯定会增大，PT的容量相应增大。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。

3 结束语

文章分别介绍了一次消谐的方法和二次消谐的方法，在实际工作中，我们应根据当地的电网情况，结合电网运行方式，进行分析讨论采用何种消谐方法，及时采取相关技术措施来抑制和消除铁磁谐振，避免由此带来的故障扩大，确保电网的安全稳定运行。

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作者简介：李宁（1985，3-），男，浙江桐庐人，本科，工程师，从事变电检修工作。

雷超（1986，7-），男，浙江桐庐人，本科，工程师，从事配电运检工作。