电压互感器消谐措施的研究与选择

电压互感器消谐措施的研究与选择

吴松林王权刚

（国网孝感供电公司湖北孝感432100）

摘要：针对电磁式电压互感器(PT)饱和引起的铁磁谐振在中性点不接地电网中频繁发生的问题，本文对电磁式电压互感器的铁磁谐振原理进行分析，并提出了电压互感器消除铁磁谐振的措施及注意事项，对实际工作有很好的参考价值。

关键字：铁磁谐振；电压互感器；措施选择

1铁磁谐振

1.1铁磁谐振原因

当系统发生谐振时,相应的仪表有明显的反应,若值班人员能准确无误地记录下当时的仪表读数、指针摆动情况等,将对分析谐振现象提供极其宝贵的第一手资料。运行经验表明,不同谐波谐振时有不同的特点[4]。

（1）当发生分频谐振时，电容和电感在振荡时能量交换所需的时间较长，振荡频率较低，表现为：过电压倍数较低，一般不超过2.5倍相电压；三相电压表的指示数值同时升高，并周期性摆动，线电压正常。

（2）当发生基频谐振时，谐振频率与电网频率相同，其表现为：三相电压表中指示数值为两相升高、一相降低，线电压正常；过电流很大，往往导致电压互感器熔丝熔断，严重时甚至会烧坏互感器；过电压不超过3倍相电压，伴有接地信号指示，称为虚幻接地现象。

（3）当发生高频谐振时，线路的对地电容较小，振荡时能量交换较快。表现为过电压倍数较高；三相电压表的指示数值同时升高，最大值可达到4～5倍相电压，线电压基本正常；谐振时过电流较小。

因此，当线路对地电容过小或过大，即＜0.01或＞3时，都可以脱离谐振区域，不再发生谐振。

2消谐措施的研究

消除铁磁谐振就要破坏产生铁磁谐振的条件，具体措施[5-7]主要：1)选择励磁特性较好的电压互感器或采用电容式电压互感器；2)投入空载线路或者补偿电容器组；3)系统中性点通过消弧线圈或电阻接地；4)电压互感器一次绕组中性点安装消谐器；5)电压互感器二次侧开口三角绕组两端并联阻抗；6）电压互感器二次侧开口三角绕组两端加装微机消谐装置；7)4TV法。

下面将针对实际工程中对PT防铁磁谐振运用的比较多的几种方法加以研究说明。

2.1加装微机消谐装置

微机消谐装置也称二次消谐器，被安装在电压互感器(PT)的开口三角绕组上。正常运行或者发生单相接地故障时装置不动作，而一旦判定电网发生铁磁谐振时，便会使正反并联在开口三角两端的2只晶闸管交替过零触发导通以限制和阻尼铁磁谐振，当谐振消除后晶闸管自行截止，必要时可以重复动作。这样，在工频位移电压不是很高的情况下（如空母线合闸）装置将无法动作，就可能使某些励磁特性欠佳、铁心易饱和PT的熔丝熔断。

2.2电压互感器一次绕组中性点安装消谐器

在电压互感器中性点和地之间安装消谐器(即非线性电阻)也称为一次消谐器。系统正常运行时，呈高阻值，阻尼作用大，可有效防止铁磁谐振的发生；当发生谐振时，阻值较小，可以在很短的时间内消除谐振，同时保证消谐器两端电压在电压互感器中性点绝缘承受范围之内。试验和运行经验证明[8]，取≥0.06，即可消除谐振（其中为电压互感器单相绕组在额定电压时电抗值）。该装置具有消除PT饱和谐振和限制涌流2种功能，但在应用中存在局限性：只能限制本PT不发生谐振，对电网中的其他PT无效（仅一对一有效）；当发生单相接地故障时，PT零序电压的测量值有误差,因此不适宜使用在对幅值和角度精度要求较高的场合（如微机接地选线装置）；装置自身的热容量有限，即使选用热容量相对较大的一次消谐器，在持续时间较长的间歇电弧接地过电压激发下，仍可损坏装置。

3消谐措施的综合选择与应用

在中性点不接地电网中，PT发生铁磁谐振原因多种多样，而目前的消谐措施也多种多样，因此选择什么样的消谐措施，怎么选择是值得我们去深究分析的，本文就实际工作经验和理论分析两方面探讨，得到了以下几点结论：

（1）在选择PT时，优先选用励磁特性饱和点较高的，在1.9Um电压下，铁芯磁通不饱和的PT，对中性点不接地系统，优先选用中性点为全绝缘的电压互感器。

（2）不要盲目的加装一次消谐器。当PT柜中PT的接线为V-V接线，其主要用于计量、测量、绝缘监测的作用时，这里不存在中性点接地的问题（不可能有电网相对地电容的充、放电途径），因此不需要加装消谐器；在有些工程设计中，用户根据现场电网的实际情况，在母线侧已接入一定大小的电容器，使线路的容性阻抗（）与感性阻抗（）的比值小于0.01,可避免谐振,在此配电系统中,PT中性点也无需加装消谐器；在对零序电压要求较高的场合（如微机接地选线装置）不易加装一次消谐器。

（3）对PT故障烧毁后，如果加装了一次消谐器，则在检修更换过程中，应同时更换三只PT，且更换的3只单相PT的伏安特性应尽可能完全相同。

（4）严格落实电压互感器与一次消谐器的配合情况，全绝缘的PT配置全绝缘一次消谐器，半绝缘PT配置半绝缘一次消谐器。对半绝缘PT时，在无半绝缘消谐器备件的情况下，也可选择全绝缘的消谐器，对全绝缘的PT只能配置全绝缘的消谐器。

4总结

PT铁磁谐振在不接地系统中时有发生，其故障类型复杂，我们应该根据本电网的实际情况对症下药，因地制宜，选择了不同的措施来抑制由PT饱和引起的谐振过电压。

参考文献

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[2]王庚良，路永玲，毛文博．配电网铁磁谐振过电压研究[J]．陕西电力，2011，12：50-53，61．

[3]梅成林，张超树.电压互感器铁磁谐振分析.[J]电网技术，2008（增刊2）：312.

[4]陈化钢.电磁式电压互感器铁磁谐振过电压的判定方法[J]．安徽冶金科技职业学院学报，2009.01月19卷第1期.

[5]葛栋，鲁铁成，王平．配电网铁磁谐振消谐机理仿真计算研究[J]．高电压技术，2003，11：15-17.

[6]赵广泉．配电网微机消谐装置的研究[D]．重庆大学，2012.

[7]王亮，施围，沙玉洲，惠兆鹏等．采用4TV法的配电网中铁磁谐振的研究[J]．高电压技术，2005，10：18-20.

[8]李艳.电力系统三相铁磁谐振的数字仿真[D]武汉：武汉水利水电大学硕士论文，1999.

[9]龙伟文，林永辉.防止中性点不接地系统铁磁谐振的措施[J]．广东电力，2002,15（4）:29-31.