消除PT諧振的措施及PT消諧分析摘要：電磁式電壓互感器的鐵磁諧振是非有效接地系統中常見的一種現象，電磁式電壓互感器引起鐵磁諧振后，其介質擊穿或爆炸都會導致母線故障。本文針對鐵磁諧振對中性點非有效接地系統帶來的影響，對電磁式電壓互感器鐵磁原理及現有的消諧措施進行分析，在各種情況下選擇合適的消諧方式。

關鍵詞：不接地系統；電壓互感器；鐵磁諧振；消諧措施

1引言

在電力系統非有效接地系統中，由于技術和成本原因，廣泛采用電磁式電壓互感器（下面簡稱TV），電磁式電壓互感器在單相接地、操作等外部因素激發的條件下，易發生鐵磁諧振，使得TV受到諧振過電壓和過電流的沖擊。諧振過電壓一旦發生，往往會造成電氣設備的損壞或繼電保護裝置的誤動，導致發生停電事故。為了盡可能地避免諧振過電壓的發生，在設計時應進行必要的參數計算，采取適當的防止諧振的措施，在操作設備時應有合理的調度安排，盡量避免形成諧振回路。本文從變電站實際發生的一系列諧振過電壓現象，對電磁式電壓互感器引起的鐵磁諧振及消除方法進行討論。

2鐵磁諧振的危害及主要消諧措施

由鐵磁諧振產生的原理可看出，當諧振產生時，中性點電壓升高，產生零序諧振過電壓，過高的電壓可能導致設備結緣損壞、設備擊穿甚至爆炸及保護裝置誤動等。

隨著供電網絡的發展，特別是城區、開發區和大型工廠內部等電纜線路的日益增多，系統單相接地電容電流不斷增加。當發生單相金屬性接地故障時，流過故障點的短路電流為所有線路對地電容電流之和，造成故障點的電弧不易熄滅，導致過電壓，很可能破壞設備結緣，發展成相間短路，造成停電或損壞設備的事故。同時，系統震蕩時，會產生高次諧波和分次諧波，由于鐵芯的磁特性的非線性，電感值會隨這外部電壓的變化而改變，由于頻率低，鐵芯磁通密度很高，TV線圈會產生很大的勵磁電流而燒壞TV。

消除鐵磁諧振的措施歸納起來主要有三方面：改變系統參數，使其不具備諧振條件，不易引起參數諧振；消耗諧振過程中產生的能量，消除諧振的發生；合理分配有功負荷，一般在輕載或空載條件下易發生諧振[1]。在電力系統實際應用中，常采用下述四種消諧措施：

1）在開口三角繞組接電阻或加裝消諧裝置

系統正常運行時，TV開口三角輸出電壓為零。當發生諧振時，中性點發生偏移，TV開口三角產生零序過電壓，在TV開口三角處接入電阻，消耗諧振產生的能量，限制諧振過電壓，電氣原理圖如圖2。電阻可按R≤0.4Xm選取，Xm為電壓互感器在線電壓下單相繞組的勵磁電抗，電阻值越小，消耗諧振能量效果越顯著，越能抑制諧振過電壓，但電阻值太小的電阻并聯在開口三角上，會影響TV的正常運行，嚴重時甚至會造成TV燒毀，因為電網的鐵磁諧振頻率往往不是單一的，所以這種方法難于消除所有頻率的諧振。在實際應用中，由于裝置性能欠佳等原因，TV開口三角接電阻消諧方法運行的情況并不理想所以這種方法難于消除所有頻率的諧振。

實際應用中通常采用微機消諧裝置消諧取代電阻，即在開口三角繞組并聯微機消諧裝置。正常運行和出現單相接地時，消諧裝置不動作，運行正常無誤。在電網發生鐵磁諧振時，微機消諧裝置導通，TV開口三角被短接，諧振能量被消耗掉，當諧振消失后，裝置恢復到斷開狀態。

但在實際應用中發現，在單相持續接地時，開口三角必須具備足夠大的容量，且微機消諧裝置在理論及制造上仍有不足，對單相接地故障及鐵磁諧振的判斷不夠準確，如判斷不準確，裝置拒動，可能會導致諧振過電壓燒毀設備等事故。

2）電壓互感器一次繞組中性點經消諧電阻接地

一次中性點串入電阻相當于每相對地接入一個電阻，消諧電阻限制TV一次繞組中產生的勵磁電流大小，消耗諧振能量，起到抑制諧振的作用，將高壓側繞組中的涌流抑制在很小的范圍內，相等于改善了TV的伏安特性，避免形成諧振回路，電氣原理圖如圖3。

從原理來看消諧電阻越大，消諧效果越好。但是，如果消諧電阻值過大，電阻過熱易被燒毀，并且消諧電阻承擔絕大部分零序電壓，使TV開口三角輸出電壓值降低，這將會影響繼電保護裝置動作的靈敏度。

3）TV一次中性點經零序TV接地消諧

在中性點非有效接地系統中，采用抗諧振TV，原理就是在TV一次繞組中性點經一臺單相零序TV接地。中性點經TV接地，使電磁式電壓互感器等值電感大大增加，改善了電壓互感器鐵芯的勵磁特性，容易滿足XC/XT≤0.01的參數條件，提高了諧振最低動作電壓的門檻，這樣TV就不易出現飽和，避免了諧振的產生，電氣原理圖如圖4。

正常運行時，中性點單相TV無電壓，各相對地電壓及相間電壓正常。當出現諧振時，產生的零序電壓幾乎全施加在單相TV上，因此，單相TV的二次繞組電壓能正確反應零序電壓。在實際應用中必須注意，采用此種方法消諧，開口三角必須短接，否則單相TV不能正確反應零序電壓。

4）系統中性點經消弧線圈接地消諧

在中性點不接地系統中，當單相接地電容電流過大時，接地點電弧不易自行熄滅，常采用在中性點加裝消弧線圈的接線方式。當發生單相接地故障時，消弧線圈中產生電感電流，補償因故障而產生的對地電容電流，限制了故障時的接地電流及接地弧光過電壓。同時，加裝消弧線圈相當于在TV每相并聯一個電感，由于消弧線圈電感值較小，與TV電感并聯之后使得TV電感值變小，破壞了參數諧振條件，抑制諧振的發生。但這種方式投資太大，且消弧線圈電感值過大時會使得暫態震蕩更加激烈。

3結論

在中性點非有效接地系統里，由于TV特性不好，鐵芯易飽和，極易發生鐵磁諧振。統計資料表明，鐵磁諧振的大多數屬于分次諧波諧振，小部分屬于基波或高次諧波諧振。這些諧振的發生均會給電力系統及TV帶來不良后果，造成過電壓導致設備燒損的事故。

目前為止，我國大多數變電站采用TV一次中性點加單相TV消諧方法，從實際運行效果來看是最良好的，極少出現鐵磁諧振過電壓引起設備損壞的事故。加消諧裝置的方法，由于消諧裝置種類較多，效果不一，其他消諧方法各有優缺點，需根據實際情況選用合適的消諧方法。相對而言，采用TV一次中性點加單相TV消諧方法，能更有效的防止鐵磁諧振。

參考文獻

[1]趙吉東.配電網幾種消諧措施的對比.西北電力