摘要：35kV系統(tǒng)為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，由于35kV系統(tǒng)線路單相接地或短路、合閘操作于空母線等原因，在運(yùn)行中往往容易激發(fā)電壓互感器發(fā)生鐵磁諧振。當(dāng)出現(xiàn)鐵磁諧振時(shí)，將產(chǎn)生較大的諧振電壓，會(huì)導(dǎo)致保護(hù)電壓的不正常采樣,造成保護(hù)的拒動(dòng)作或誤動(dòng)作;同時(shí)，在電網(wǎng)導(dǎo)線對(duì)地電容較大的系統(tǒng)中，其暫態(tài)過程往往會(huì)產(chǎn)生超低頻振蕩過電流，導(dǎo)致高壓熔斷器熔斷甚至燒毀電壓互感器。由于設(shè)備選型及設(shè)計(jì)方面的原因，現(xiàn)有的消除諧振的設(shè)備及方法已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求;針對(duì)現(xiàn)狀，提出幾種改進(jìn)的消除諧振的方法。

　　關(guān)鍵詞： 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng),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(tǒng)為電感回路，但同時(shí)對(duì)地還有電容，當(dāng)電壓互感器的鐵芯在某些激發(fā)條件下飽和，造成其感抗變小，并與線路對(duì)地電容的容抗相等，達(dá)到系統(tǒng)諧振的條件，發(fā)生諧振，這樣造成保護(hù)和計(jì)量采樣不準(zhǔn)確，造成保護(hù)誤動(dòng)作和電能采集不精確，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞一次設(shè)備，影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行;我們對(duì)此進(jìn)行了很多的研究和試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)消除其諧振一般可歸納為三大類：

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

　　二是諧振發(fā)生后改變，增大回路阻尼效應(yīng)，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(fā)條件下不改變，不具備諧振發(fā)生的條件。

　　1 常規(guī)35kV系統(tǒng)消諧設(shè)計(jì)

　　常規(guī)設(shè)計(jì)如下

　　1.1 常規(guī)設(shè)計(jì)一原理及其消除諧振性能的效果

　　如上圖1.1所示：系統(tǒng)電壓互感器一次N端直接接地，三相二次端(測量、保護(hù)、計(jì)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(hù)、計(jì)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(shí)，其值較大;此方法正是采用了消除諧振的方法二，諧振發(fā)生后改變，增大回路阻尼效應(yīng)，抑制諧振;當(dāng)發(fā)生諧振時(shí)，產(chǎn)生諧波，造成開口三角的電壓達(dá)到消諧裝置設(shè)定值，消諧裝置啟動(dòng)，抑制其諧振。

　　該方法由于方法比較簡單，在不具備條件時(shí)可以采用可調(diào)節(jié)電阻箱并聯(lián)電壓表指示表來代替消諧裝置，其造價(jià)成本比較低廉，在早期采用較多;但由于該方法對(duì)系統(tǒng)諧振條件改變較小，在出現(xiàn)諧振比較嚴(yán)重的條件下改變作用很有限，現(xiàn)在已較少采用。

　　1.2 常規(guī)設(shè)計(jì)二原理及其消除諧振性能的效果

　　如上圖1.2所示：系統(tǒng)采用4PT接線方式，采用電壓互感器一次繞組中性點(diǎn)經(jīng)零序電壓互感器接地，三相二次端(測量、保護(hù)、計(jì)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(hù)、計(jì)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(fā)條件下不改變，不具備諧振發(fā)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(wěn)定電流的能力，它的阻抗是常規(guī)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(diǎn)經(jīng)零序電壓互感器接地，在此情況下，如發(fā)生單相接地故障，電壓互感器中性點(diǎn)對(duì)地有相電壓產(chǎn)生，而主PT仍處于正序?qū)ΨQ電壓之下，電壓互感器電感并不發(fā)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(lián)，因而不會(huì)發(fā)生中性點(diǎn)位移，也就不會(huì)發(fā)生諧振，因此，“4PT”接線對(duì)抑制鐵磁諧振的發(fā)生是比較有效的措施。當(dāng)系統(tǒng)接地故障消逝后，健全相積累的電荷必須經(jīng)電壓互感器(其中性點(diǎn)接地)對(duì)地放電，使電壓恢復(fù)到正常的電壓下，現(xiàn)場測試和理論分析表明，這個(gè)暫態(tài)過程所產(chǎn)生的電流比正常電流大很多倍，可導(dǎo)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(tǒng)中很普遍(因?yàn)橄到y(tǒng)電容比以往大很多)。當(dāng)中性點(diǎn)經(jīng)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(duì)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(duì)于抑制系統(tǒng)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(shí)，閉合三角(dadn繞組)會(huì)承受很大的電流，可能達(dá)到數(shù)倍甚至數(shù)十倍繞組能承受的熱穩(wěn)定電流，可能會(huì)燒壞二次繞組，損壞設(shè)備。

　　2 改進(jìn)的35kV系統(tǒng)消諧設(shè)計(jì)

　　改進(jìn)后的設(shè)計(jì)

　　2.1 設(shè)計(jì)一原理及其消除諧振性能的效果

　　該圖是常規(guī)設(shè)計(jì)二原理的一種改進(jìn)。

　　如上圖2.1所示：系統(tǒng)采用“4PT”接線方式，采用電壓互感器一次繞組中性點(diǎn)經(jīng)零序電壓互感器接地，三相二次端(測量、保護(hù)、計(jì)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(hù)、計(jì)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(xiàng)改進(jìn)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(gè)測量繞組按正極性串聯(lián)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(shí)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(jìn)的接線方式時(shí)應(yīng)注意零序PT對(duì)應(yīng)的繞組的變比(1a1n、dadn)與系統(tǒng)PT對(duì)應(yīng)繞組的變比(1a1n、dadn)大小一致， 應(yīng)詳細(xì)核對(duì)，另外應(yīng)采取單獨(dú)對(duì)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(yàn)其一次繞組的變比和一次繞組絕緣，在檢驗(yàn)時(shí)還應(yīng)注意三相PT的勵(lì)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(nèi)，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(duì)于抑制系統(tǒng)諧振有很好的作用，但回路較為復(fù)雜，對(duì)回路理解要求很高，在施工時(shí)接線比較復(fù)雜，同時(shí)在試驗(yàn)檢查時(shí)和查線時(shí)工作量較大，施工隱患點(diǎn)較多，投運(yùn)之前必須認(rèn)真檢查。

　　2.2設(shè)計(jì)二原理及其消除諧振性能的效果

　　如上圖2.2所示：本設(shè)計(jì)原理是采用方法一從一次設(shè)備改變參數(shù)，使其電容量與電感量不滿足諧振產(chǎn)生的條件，消除諧振;系統(tǒng)采用電壓互感器一次繞組中性點(diǎn)經(jīng)一次消諧器接地，三相二次端(測量、保護(hù)、計(jì)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(hù)、計(jì)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(diǎn)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(jìn)行制作，采用單片大通流非線性元件，避免通流不均勻現(xiàn)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(shí)其端電壓只有幾十伏，可是當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)諧振時(shí)，導(dǎo)致電壓互感器中性點(diǎn)有較高的電壓，其化學(xué)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(fā)生的條件，消除諧振;在該設(shè)計(jì)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(tǒng)的諧振。

　　該方法二次接線簡單，從根源杜絕了系統(tǒng)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(tǒng)三相電壓均衡，基本沒有諧振情況出現(xiàn)，尤其在母線空載時(shí)效果非常顯著，得到了用戶的一致好評(píng)，有較好的推廣性能;

　　3 結(jié)論

　　本文通過詳細(xì)的研究35kV系統(tǒng)出現(xiàn)諧振的原因，并根據(jù)其產(chǎn)生的原因針對(duì)以往的設(shè)計(jì)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(chǎn)生諧振的條件，從一次破壞其諧振的環(huán)境;從現(xiàn)有的設(shè)計(jì)方案與改進(jìn)后的方案對(duì)比得出改進(jìn)后的方案有很大的優(yōu)點(diǎn)，提高了電力系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，減少了不必要的損失，有很大的推廣空間。

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