摘要：35kV系統為中性點不接地系統，由于35kV系統線路單相接地或短路、合閘操作于空母線等原因，在運行中往往容易激發電壓互感器發生鐵磁諧振。當出現鐵磁諧振時，將產生較大的諧振電壓，會導致保護電壓的不正常采樣,造成保護的拒動作或誤動作;同時，在電網導線對地電容較大的系統中，其暫態過程往往會產生超低頻振蕩過電流，導致高壓熔斷器熔斷甚至燒毀電壓互感器。由于設備選型及設計方面的原因，現有的消除諧振的設備及方法已遠遠不能滿足要求;針對現狀，提出幾種改進的消除諧振的方法。

　　關鍵詞： 中性點不接地系統,鐵磁諧振,諧振電壓,超低頻振蕩過電流

　　0引言

　　正常情況下，35kV系統為電感回路，但同時對地還有電容，當電壓互感器的鐵芯在某些激發條件下飽和，造成其感抗變小，并與線路對地電容的容抗相等，達到系統諧振的條件，發生諧振，這樣造成保護和計量采樣不準確，造成保護誤動作和電能采集不精確，嚴重時會損壞一次設備，影響系統的正常運行;我們對此進行了很多的研究和試驗，發現消除其諧振一般可歸納為三大類：

　　一是從一次設備改變參數，使其電容量與電感量不滿足諧振產生的條件，消除諧振;

　　二是諧振發生后改變，增大回路阻尼效應，抑制諧振;

　　三是改變互感器接線方式，使互感器的電感在外界激發條件下不改變，不具備諧振發生的條件。

　　1 常規35kV系統消諧設計

　　常規設計如下

　　1.1 常規設計一原理及其消除諧振性能的效果

　　如上圖1.1所示：系統電壓互感器一次N端直接接地，三相二次端(測量、保護、計量繞組)采用星形接線，非同名端短接接地，同名端引出做測量、保護、計量用;三相二次端(da、dn繞組)采用開口三角接線，即A相繞組的非同名端接B相繞組的同名端，B相繞組的非同名端接C相繞組的同名端，C相繞組的非同名端接地，A相繞組的同名端引出接消諧裝置和作為零序電壓3U0;零序電壓3U0在工頻下近似為零，但在有高次諧波時，其值較大;此方法正是采用了消除諧振的方法二，諧振發生后改變，增大回路阻尼效應，抑制諧振;當發生諧振時，產生諧波，造成開口三角的電壓達到消諧裝置設定值，消諧裝置啟動，抑制其諧振。

　　該方法由于方法比較簡單，在不具備條件時可以采用可調節電阻箱并聯電壓表指示表來代替消諧裝置，其造價成本比較低廉，在早期采用較多;但由于該方法對系統諧振條件改變較小，在出現諧振比較嚴重的條件下改變作用很有限，現在已較少采用。

　　1.2 常規設計二原理及其消除諧振性能的效果

　　如上圖1.2所示：系統采用4PT接線方式，采用電壓互感器一次繞組中性點經零序電壓互感器接地，三相二次端(測量、保護、計量繞組)采用星形接線，;非同名端短接串接零序PT的二次繞組接地接地，同名端引出做測量、保護、計量用;三相二次端(da、dn繞組)采用閉合三角接線，即A相繞組的非同名端接B相繞組的同名端，B相繞組的非同名端接C相繞組的同名端，C相繞組的非同名端接地，A相繞組的同名端接C相的非同名端，零序PT的二次繞組(da、dn)作為零序電壓3U0，接消諧裝置和零序電壓表。

　　此方法正是采用了消除諧振的方法三，改變互感器接線方式，使互感器的電感在激發條件下不改變，不具備諧振發生條件。該方法采用的零序電壓互感器采用高阻錳銅線圈纏繞而成，具有高阻抗性能和能承受較大的熱穩定電流的能力，它的阻抗是常規電壓互感器的2-3倍，采用此種方法電壓互感器一次繞組中性點經零序電壓互感器接地，在此情況下，如發生單相接地故障，電壓互感器中性點對地有相電壓產生，而主PT仍處于正序對稱電壓之下，電壓互感器電感并不發生改變，則電壓互感器各相繞組跨接在電源的相電壓上，不再與接地電容相并聯，因而不會發生中性點位移，也就不會發生諧振，因此，“4PT”接線對抑制鐵磁諧振的發生是比較有效的措施。當系統接地故障消逝后，健全相積累的電荷必須經電壓互感器(其中性點接地)對地放電，使電壓恢復到正常的電壓下，現場測試和理論分析表明，這個暫態過程所產生的電流比正常電流大很多倍，可導致高壓熔斷器熔斷。這種放電電流頻率很低，幅值大，一般稱為超低頻振蕩電流，超低頻振蕩電流的危害目前在系統中很普遍(因為系統電容比以往大很多)。當中性點經零序電壓互感器接地后，由于零序電壓互感器的電阻和高電抗，使超低頻振蕩電流幅值得到有效的抑制，因此， “4PT”接線對抑制這種超低頻振蕩電流幅值也是比較有效的措施。

　　采用該種方法對于抑制系統諧振有一定的作用，消除諧振效果不是很理想，在諧振不能正常消除時，閉合三角(dadn繞組)會承受很大的電流，可能達到數倍甚至數十倍繞組能承受的熱穩定電流，可能會燒壞二次繞組，損壞設備。

　　2 改進的35kV系統消諧設計

　　改進后的設計

　　2.1 設計一原理及其消除諧振性能的效果

　　該圖是常規設計二原理的一種改進。

　　如上圖2.1所示：系統采用“4PT”接線方式，采用電壓互感器一次繞組中性點經零序電壓互感器接地，三相二次端(測量、保護、計量繞組)采用星形接線，;非同名端短接串接零序PT的二次繞組接地接地，同名端引出做測量、保護、計量用;三相二次端(da、dn繞組)采用開口三角接線，即A相繞組的非同名端接B相繞組的同名端，B相繞組的非同名端接C相繞組的同名端，C相繞組的非同名端接零序電壓互感器的二次繞組的同名端da，零序電壓互感器的二次繞組的非同名端dn接地，A相繞組的同名端引出作為零序電壓3U0，接零序電壓表和消諧裝置。

　　在采用該項改進后，零序測量回路是由三相電壓互感器(主PT)的開口三角與零序電壓互感器的一個測量繞組按正極性串聯的，它包含了三相電壓互感器的零序電壓，測量要比原來精確，同時由于零序回路不是短接的，避免了因電容放電電流使開口角繞組熱容量不夠而燒壞的隱患。

　　在采用該進的接線方式時應注意零序PT對應的繞組的變比(1a1n、dadn)與系統PT對應繞組的變比(1a1n、dadn)大小一致， 應詳細核對，另外應采取單獨對每相PT直接升壓和將每相PT與零序PT分開分別加壓的方法檢驗其一次繞組的變比和一次繞組絕緣，在檢驗時還應注意三相PT的勵磁特性曲線是否匹配及直流電阻和變比是否在允許誤差范圍之內，防止由于以上人為原因造成的零序電壓的升高;

　　采用該種方法對于抑制系統諧振有很好的作用，但回路較為復雜，對回路理解要求很高，在施工時接線比較復雜，同時在試驗檢查時和查線時工作量較大，施工隱患點較多，投運之前必須認真檢查。

　　2.2設計二原理及其消除諧振性能的效果

　　如上圖2.2所示：本設計原理是采用方法一從一次設備改變參數，使其電容量與電感量不滿足諧振產生的條件，消除諧振;系統采用電壓互感器一次繞組中性點經一次消諧器接地，三相二次端(測量、保護、計量繞組)采用星形接線，非同名端短接接地，同名端引出做測量、保護、計量用;三相二次端(da、dn繞組)采用開口三角接線，即A相繞組的非同名端接B相繞組的同名端，B相繞組的非同名端接C相繞組的同名端，C相繞組的非同名端串接零序PT的二次繞組(da、dn)接地，A相繞組的同名端引出接消諧裝置和作為零序電壓3U0;

　　一次消諧器是串在PT一次繞組中性點與地之間的非線性阻尼電阻，采用特殊合金(一般采用碳化硅)進行制作，采用單片大通流非線性元件，避免通流不均勻現象，其非線性特征使得消諧器在正常工作電流段具有較大阻值，在正常時其端電壓只有幾十伏，可是當電網出現諧振時，導致電壓互感器中性點有較高的電壓，其化學特性使得它的阻抗隨著其端電壓的改變而改變，破壞諧振發生的條件，消除諧振;在該設計中將一次消諧器與二次消諧器配合使用，可以最大限度的抑制系統的諧振。

　　該方法二次接線簡單，從根源杜絕了系統的諧振，消諧效果很好，在近年來采用的該套方案的變電站，35kV系統三相電壓均衡，基本沒有諧振情況出現，尤其在母線空載時效果非常顯著，得到了用戶的一致好評，有較好的推廣性能;

　　3 結論

　　本文通過詳細的研究35kV系統出現諧振的原因，并根據其產生的原因針對以往的設計提出了修改的方法，得出要解決諧振情況，必須從根源消除其產生諧振的條件，從一次破壞其諧振的環境;從現有的設計方案與改進后的方案對比得出改進后的方案有很大的優點，提高了電力系統的運行可靠性，減少了不必要的損失，有很大的推廣空間。

　　參考文獻：

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