電壓互感器諧振是電力系統(tǒng)中常見的故障之一，對(duì)電力系統(tǒng)整體來說是有著較大的不利影響的，本文針對(duì)電壓互感器諧振引起的事故進(jìn)行詳細(xì)科學(xué)分析，提出解決該類事故的防治措施。

　　《電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)》(月刊)創(chuàng)刊于1989年，由全國高等學(xué)校電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)術(shù)年會(huì)和天津大學(xué)共同主辦，向國內(nèi)外公開發(fā)行的學(xué)術(shù)刊物。在國內(nèi)32所高等學(xué)校教授組成的編委會(huì)領(lǐng)導(dǎo)下工作。學(xué)報(bào)刊登電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論研究、重要設(shè)備研究開發(fā)方面的學(xué)術(shù)論文和研究成果報(bào)告，也發(fā)表高校教學(xué)和科研方面的經(jīng)驗(yàn)交流和國內(nèi)外學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài)報(bào)道及相關(guān)企業(yè)的生產(chǎn)和研究工作的介紹等。

　　一、概述

　　電力系統(tǒng)中的鐵磁諧振過電壓現(xiàn)象是一種比較常見的內(nèi)部過電壓現(xiàn)象，在3～60kV中性點(diǎn)絕緣的電網(wǎng)中時(shí)有發(fā)生。這種過電壓持續(xù)時(shí)間長，甚至能較長時(shí)間自保持，因而對(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行構(gòu)成極大威脅。從目前的統(tǒng)計(jì)上來說，它是導(dǎo)致電壓互感器毀壞的主要原因之一，同時(shí)也是系統(tǒng)中某些重大事故的誘發(fā)原因之一。為了保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，有必要對(duì)這種鐵磁諧振進(jìn)行詳細(xì)分析，從而找到產(chǎn)生諧振的根源，提出行之有效的解決方法，從而確保電網(wǎng)的穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)運(yùn)行。

　　二、鐵磁諧振分析

　　在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，為了監(jiān)視三相對(duì)地電壓，變電站母線上常接有Y0接線的電磁式電壓互感器。于是網(wǎng)絡(luò)對(duì)地參數(shù)除了電力設(shè)備和導(dǎo)線的對(duì)地電容C0之外，還有電壓互感器的勵(lì)磁電感Lo正常運(yùn)行時(shí)，電壓互感器的勵(lì)磁阻抗是很大的，所以網(wǎng)絡(luò)對(duì)地阻抗仍呈容性，三相基本平衡，電網(wǎng)中性點(diǎn)“O”的位移電壓很小。但系統(tǒng)中出現(xiàn)某些擾動(dòng)，使電壓互感器三相電感飽和程度不同時(shí)，會(huì)出現(xiàn)互感器一相或二相電壓升高，極端情況下也可能三相電壓同時(shí)升高，與此同時(shí)，電源變壓器繞組電勢(shì)Ea、Eb和Ec則維持不變，它們是由發(fā)電機(jī)正序電勢(shì)所決定的[1]。因而，整個(gè)電網(wǎng)對(duì)地電壓的變動(dòng)表現(xiàn)為電源中性點(diǎn)“O”有較高的位移電壓，可能導(dǎo)致產(chǎn)生諧振過電壓。

　　既然過電壓是由零序電壓(即中性點(diǎn)位移電壓)引起的，那么網(wǎng)絡(luò)零序參數(shù)的不同，外界導(dǎo)致諧振的條件不同，導(dǎo)致這種諧振過電壓既可以是基波諧振過電壓，也可以是高次諧波或分次諧波過電壓。所以我們只有分析各種諧振產(chǎn)生原因，才能制定對(duì)應(yīng)的解決方法：

　　(a)基波諧振過電壓的產(chǎn)生過程

　　各相對(duì)地導(dǎo)納呈容性(電壓互感器勵(lì)磁電感和C0并聯(lián)值)，也即流過C0電容電流大于流過L1的電感電流。

　　由于擾動(dòng)的結(jié)果使電壓互感器上某些相的對(duì)地電壓瞬時(shí)升高，假定B相和C相的對(duì)地電壓瞬時(shí)升高。由于電感的飽和使L2和L3減少，使流過L2和L3的電感電流增大，這樣就有可能使得B相和C相的對(duì)地導(dǎo)納變成感性，即y2、y3為感性導(dǎo)納。而y1為容性導(dǎo)納，容性導(dǎo)納和感性導(dǎo)納的抵消作用使y1+y2+y3顯著減少，導(dǎo)納中性點(diǎn)位移電壓大大增加。如果參數(shù)配合不當(dāng)使y1+y2+y3=0，則發(fā)生串聯(lián)諧振，使中性點(diǎn)位移電壓急劇上升。中性點(diǎn)位移電壓升高后,三相導(dǎo)線的對(duì)地電壓等于各相電源電勢(shì)和中性點(diǎn)位移電壓的向量和。向量迭加的結(jié)果使得B相和C相的對(duì)地電壓升高，而A相的對(duì)地電壓降低。

　　從圖2的電壓矢量圖不難看出，該種情況確有兩相電壓升高，一相電壓降低。

　　(b)實(shí)例事故分析

　　例如某變電站就曾經(jīng)發(fā)生過一起因10kV線路間隙性弧光接地，導(dǎo)致其10kV電壓互感器燒毀的事故。該變電站10kV系統(tǒng)主接線圖如圖3所示，當(dāng)時(shí)10kV開發(fā)區(qū)線A相開始出現(xiàn)間隙性弧光接地，后經(jīng)零序過流動(dòng)作跳閘。檢查10kV高壓室時(shí)見到10kV52PT有濃煙冒出，后經(jīng)倒閘操作將10kV52PT退出運(yùn)行。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)10kV52PT高壓熔斷器的三相熔斷，電壓互感器B、C相燒毀，部分二次線燒焦，10kV52PT柜內(nèi)部熏成黑色。

　　這起事故是由于10kV開發(fā)區(qū)線電纜頭著火，使線路發(fā)生間隙性單相弧光接地。使健全相上的電壓突然升高到線電壓，而故障相在接地消失時(shí)又可能有電壓的突然上升，這種暫態(tài)過程中會(huì)有很大的涌流;或者電壓互感器高壓繞組側(cè)發(fā)生單相接地，低壓側(cè)有傳遞過電壓時(shí)，這兩種情況下都會(huì)使電壓互感器產(chǎn)生嚴(yán)重飽和，導(dǎo)致諧振事故的發(fā)生。

　　三、消除鐵磁諧振的措施

　　通過對(duì)鐵磁諧振產(chǎn)生原因和事故實(shí)例的分析，從中可以得出產(chǎn)生鐵磁諧振一般應(yīng)具備下列四個(gè)條件:1、鐵磁式電壓互感器的非線性效應(yīng)是產(chǎn)生鐵磁諧振的主要原因。2、要有激發(fā)條件，如電壓互感器的突然投入、單相接地突然消失、外界對(duì)系統(tǒng)的干擾或系統(tǒng)操作產(chǎn)生的過電壓等。3、系統(tǒng)參數(shù)匹配在諧振范圍，經(jīng)驗(yàn)值電壓互感器的感抗為容抗的100倍以內(nèi)。4、維持諧振振蕩和抵償回路電阻損耗能量的供給。

　　從這四個(gè)方面著手，就不難找出限制和消除這種諧振過電壓的措施：(1)選用勵(lì)磁特性較好的電壓互感器或改用電容式電壓互感器。(2)在電壓互感器的開口三角繞組中加阻尼。該方法已廣泛采用，生產(chǎn)定型產(chǎn)品的廠家比較多，在實(shí)際運(yùn)用中都取得了滿意的效果。如某儀器廠生產(chǎn)的WNXⅢ/B型微電腦多功能消諧裝置，該裝置的核心部件為單片機(jī)和具有開關(guān)特性的晶閘管，由電壓互感器A、B相供電，在電壓互感器的開口三角繞組兩端正反并聯(lián)兩只晶閘管。正常運(yùn)行期間及在各種非鐵磁諧振過電壓作用下，晶閘管截止，裝置呈高阻狀態(tài)，約數(shù)百千歐;裝置一旦判斷電網(wǎng)發(fā)生鐵磁諧振，使兩只晶閘管交替過零觸發(fā)導(dǎo)通，裝置呈低阻狀態(tài)，約數(shù)十微歐，向電網(wǎng)施加強(qiáng)有力的持續(xù)阻尼，使鐵磁諧振過電壓波迅速消除。(3)在電壓互感器一次的中性點(diǎn)加裝阻尼電阻。如某電瓷廠生產(chǎn)的RXQ系列消諧器，該消諧器串接于互感器一次繞組中性點(diǎn)與地之間，內(nèi)部材料為大容量的炭化硅電阻片及散熱片等串聯(lián)組裝而成。其工作原理為：在低壓下消諧器呈高電阻值(可達(dá)幾百千歐)使諧振在起始階段不易發(fā)展，單相接地時(shí)，消諧器上出現(xiàn)千余伏電壓，它的非線性電阻下降，使其不影響接地保護(hù)的工作。

　　四、結(jié)束語

　　根據(jù)資料顯示，基波和高次諧波諧振過電壓可達(dá)額定電壓的3倍，工頻諧振電流為額定電流的40～60倍;分次諧波諧振過電壓一般不超過額定電壓的2倍，但諧振電流達(dá)額定電流的240倍以上。在它們的作用下，將造成電壓互感器噴油、冒煙、高壓保險(xiǎn)絲熔斷等異常現(xiàn)象和引起接地指示誤動(dòng)作，甚至導(dǎo)致互感器本身燒毀，造成事故，因此應(yīng)盡量避免互感器發(fā)生諧振的情況發(fā)生。

　　【參考文獻(xiàn)】

　　[1]周澤存主編，高電壓技術(shù)[M].北京：水利電力出版社，1994.06;

　　[2]周長源主編，電路理論基礎(chǔ)[M].河北：高等教育出版社，1994.03。