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添加日期：2012-02-02
电压互感器消谐措施的选择
摘要：长期以来，石河子电网6~35 kV系统均采用不接地运行方式。这种运行方式在系统发生单相接地时，允许一定的时间内带故障运行，因而大大提高了系统的供电可靠性。随着区域电网的超前发展，系统对地电容也迅速增大。在系统发生某些扰动时，极易引发系统内电磁式电压互感器的饱和，激发谐振过电压，导致系统接地电压互感器（TV）高压保险熔断烧毁，严重时出现设备闪络跳闸。根据本地区电网的实际情况，选择了不同的措施来抑制由于TV饱和引起的谐振过电压。
关键词：电压互感器 消谐措施 选择
长期以来，石河子电网6~35 kV系统均采用不接地运行方式。这种运行方式在系统发生单相接地时，允许一定的时间内带故障运行，因而大大提高了系统的供电可靠性。随着区域电网的超前发展，系统对地电容也迅速增大。在系统发生某些扰动时，极易引发系统内电磁式电压互感器的饱和，激发谐振过电压，导致系统接地电压互感器（TV）高压保险熔断烧毁，严重时出现设备闪络跳闸。根据本地区电网的实际情况，选择了不同的措施来抑制由于TV饱和引起的谐振过电压。
1 TV三角形开口装设消谐电阻
由110/35 kV紫泥泉变电站35 kV设备，35 kV红沟变电站及石场变电站的35 kV设备，以及它们之间的35 kV联络线（紫红线：20 km，紫石线：8 km）组成局部的35 kV系统，其所带的负荷常年在较低水平，自建成后，频繁发生谐振，每年都有数个35 kV TV喷油烧毁，损失惨重。严重威胁着电网的安全运行。经由分析该系统发生分频谐振的区域为
XC0/XL = 0.01~0.08 (1)
发生基波谐振的区域为
XC0/XL = 0.08~0.5 (2)
式中 XC0——系统的零序电容容抗；
XL——电压互感器（tv）单相绕组在额定线电压下的激磁阻抗。
输电线路的电容电流一般采用下式计算
I C0= 3Uφ(1/Xco)×103 (3)
式中 Uφ——相对地电压，kV。
由式(3)可求得该35 kV系统零序电容容抗XC0为0.0187 MW。这几个站的JDJJ2-35型TV的激磁阻抗，约在2.2 MW左右，代入式(1)中可求得XC0/XL = 0.0256，该值落在1/2分频谐振范围，因此当该系统有单相接地、雷击、合闸等条件激发时，将产生分频谐振。此时，电压互感器的励磁电流急剧增加，可高达额定励磁电流的几十倍以上,从而造成电压互感器的烧毁。为了抑制TV的分频谐振，选择了在TV二次三角形开口处并联一阻尼电阻，其阻值可由下式求出
R = XL/K2 （4）
式中 XL——系统感抗；
K——tv变比系数。
将相关参数代入等式(4)可得：R = 25 W。由于天气原因，检修人员只在紫变，石场变的35 kV TV开口三角形装设了25 W的阻尼电阻，而红沟变未能及时安装。暴风雨过后，红沟变有两台35 kV TV又因谐振而喷油烧毁。后来将红沟变更换TV后的二次开口三角形装上的阻尼电阻。现运行近一年，该35 kV系统的所有TV再未发生因谐振而烧毁的事故。经验表明，必须在同一系统，所有TV二次开口三角装设阻尼电阻，才能有效的抑制谐振。
2 Tv中性点装设阻尼电阻
石河子电网很多变电站分布在边远的农牧团场，负荷以季节性的农业灌溉，棉花加工为主，变化起伏很大。在10 kV线路轻载时，遇到线路上接地故障，或值班员拉路查找接地点时，都时常引发10 kV系统谐振，站内三相指针式电压监控仪表的表针全部打到头，数分钟不返回，随后就是10 kV TV保险的熔断,电压回零。经检查TV绝缘严重降低,高压对低压绕组及高压对地的绝缘电阻已不足2 MW，无法投入运行。也曾试图用第一种办法解决，但考虑到团场10 kV电网属农电公司管理，线路参数处于经常变化之中，确切的参数无法及时收集。因此采取了在TV一次中性点对地接入LXQ-10型阻尼电阻。它的直流特性与传统的RXQ消谐器相近，但结构设计迥异，具有体积小，重量轻，表面经过特殊处理，户内户外可通用，安装也很方便的特点。在几个易发生10 kV系统谐振的变电站安装后，效果良好。但在选择阻尼电阻时应注意TV的绝缘等级是全绝缘还是半绝缘，若是半绝缘应选择弱绝缘型的LXQ-10阻尼电阻与TV相匹配。此外该阻尼电阻不能固定在JDZJ-10型TV的紧固螺栓上，因为该处是不接地的，而应与接地螺栓相连接，并检查接地良好。
3 装设抗谐振全绝缘电压互感器
本地区35 kV小拐乡无人变电站，距离石河子市区150 km，路况不好，变电所的数据远传功能还未完善。每当线路有接地时，不能及时发现，接地故障不能在规程规定的时间内消除，造成户外10 kV干式电压互感器多次烧坏。直到几天后有人巡视时才发现。针对这种情况，选择励磁特性饱和点较高的抗谐振全绝缘电压互感器，使其可以在系统有接地时，能够长时间运行而不烧毁。该设备已投入近半年，状况良好。
4 装设消弧线圈自动调谐装置
位于石河子市区的几个变电站，电缆出线多，接地电容电流很大，发生接地后电弧不易熄灭，容易激发TV的饱和谐振过电压和间歇性的弧光接地过电压，导致事故跳闸率上升。为了提高市区供电的可靠性，减少谐振过电压发生的机会，装设了消弧线圈自动调谐装置。该装置可以自动调整消弧线圈的感性电流，补偿故障点的电容电流，使故障点的残流减少，从而达到自然熄弧目的，抑制过电压的产生。运行经验表明，消弧线圈对抑制电磁式电压互感器饱和而产生的谐振过电压，降低线路的事故跳闸率有明显作用。但在选择消弧线圈时有以下几个问题应引起重视：
·要测算所装设电网的电容电流；
·要考虑电网的发展趋势，合理选择消弧线圈的容量；
·选择质量、性能可靠的自动跟踪补偿测控系统。
城西的变电站，10 kV出线均为架空线路。在选择消弧线圈时，没有充分考虑到该变电站的发展，等到装置投运时，消弧线圈的容量已不能满足补偿要求，造成接地变中性点电压过高，三相电压不平衡，脱谐度达到-33%，残流超过10 A。故障点的电容电流得不到有效补偿，电弧仍可导致电压互感器的饱和而引发谐振。最后不得不对这套装置进行增容改造。
选择的以上几种防治TV谐振过电压的措施，各有其优缺点，所需的投入和产生的经济效益也不相同。整改一年多来，效果令人满意。所以在选用适合本地区电网切实可行的消谐措施时，要因地制宜，周全考虑，用最经济有效的办法来确保电网设备的安全运行。
（1）改善PT的伏安特性，使之不容易发生磁饱和。在这种情况下，必须要有更大的激发才会引起谐振。为此，应当减小铁芯磁密，即增大铁芯的截面积。为了消除谐振，铁芯的截面积应当增大到4倍以上，这是不现实的。因此改善励磁特性只能降低谐振的概率。但是特性改善后，一旦产生谐振，过电压将会变得更高。
（2）对于减少同一网络中并联PT台数，因中性点非有效接地系统属于配电网络，直接对用户供电，所以实际难以做到。
（3）母线上装设中性点接地的三相星形电容器组。对连接有多台PT的情况，因需增装电容量较大。同时，装设电容器组后，当发生单相闪络时接地电流将超过电弧熄灭的容许电流，从而产生弧光接地过电压的问题。
（4）PT高压侧中性点串联单相PT，将PT开口三角绕组短接，并在三相PT的中性点和大地之间串接一个单相PT，它的三倍感抗就是零序感抗，谐振也就难以发生。单相PT的次级电压用以测取电网的零序电压。显然，同一电网中，如有多组PT则必须每组均按此接线方能有效，且三相PT中性点对地电压(零序电压)亦被抬高，对于中性点弱绝缘的PT，在系统不对称接地时，甚至会发生绝缘击穿
（3）母线上装设中性点接地的三相星形电容器组。对连接有多台PT的情况，因需增装电容量较大。同时，装设电容器组后，当发生单相闪络时接地电流将超过电弧熄灭的容许电流，从而产生弧光接地过电压的问题。
（4）PT高压侧中性点串联单相PT，将PT开口三角绕组短接，并在三相PT的中性点和大地之间串接一个单相PT，它的三倍感抗就是零序感抗，谐振也就难以发生。单相PT的次级电压用以测取电网的零序电压。显然，同一电网中，如有多组PT则必须每组均按此接线方能有效，且三相PT中性点对地电压(零序电压)亦被抬高，对于中性点弱绝缘的PT，在系统不对称接地时，甚至会发生绝缘击穿
