母线电压互感器中性点加装消谐装置问题探讨

1、.母线电电压互感器感器中性点加装消谐装置问题探讨 所属分类:技术前沿 来源:电器工业杂志 更新日期:2008-10-30 作者：中铁第一勘察设计院集团有限公司电气化处 高磊 摘要：本文主要介绍了变配电所母线电电压互感器感器加装消谐装置的原理，特别针对不接地系统中电电压互感器感器铁芯饱和引起的工频位移过电压和铁磁谐振过电压，分析讨论在实际应用中采用一次和二次消谐器进行消谐的优越性和局限性，提出利用消弧、消谐、选线及过电压综合保护的优势。关键词：中性点不接地系统 消弧线圈 铁磁谐振过电压 间歇性弧光接地过电压引言我国35 kV以下系统大多数采用电源中性点不接地运行方式。这种接地方式发生单相接地时，

2、如C相单相接地，那么完好的A、B两相对地电压都由原来的相电压升高到线电压，即升高为原对地电压的3倍，C相接地的电容电流为正常运行时每相对地电容电流的3倍。当发生一相接地时，因为线路的线电压无论相位和量值均未发生变化，允许短时间带故障运行。但随着城乡电网的扩大和电缆出线的增多，单相接地电容电流也将进一步增加，当电网对地电容电流达到一定值时，单相接地后故障点的电弧就不能够自熄，从而产生间隙性弧光接地过电压，损坏线路设备。在电网中性点不接地系统中其母线上电磁式电压互感器一次绕组成为中性点不接地电网对地的唯一金属通道，电网相对地电容的充、放电途径必然通过电压互感器一次绕组。当系统发生单相接地时，故障点

3、会流过电容电流，未接地相(A、B)的电压升高到线电压，其对地电容上充以与线电压相应的电荷。在接地故障期间，此电荷产生的电容电流，以接地点为通路，在电源-导线-大地间流通。由于电电压互感器感器的励磁阻抗很大，其中流过的电流很小。一旦接地故障消失，这时电流通路被切断，而非接地相必须由线电压瞬间恢复到正常相电压水平。但是由于接地故障已断开，非接地相在接地期间已经充电至线电压下的电荷，就只有通过电压互感器高压绕组，经其原来接地的中性点进入大地，电压互感器一次绕组中会出现数安培幅值的涌流，将电压互感器高压熔丝熔断。在这一瞬变过程中，电压互感器高压绕组中将会流过一个幅值很高的低频饱和电流，使电压互感器铁芯

4、严重饱和，饱和后的电电压互感器感器励磁电感变小，系统网络对地阻抗趋于感性，此时若系统网络的对地电感与对地电容相匹配，就形成三相或单相共振回路（见图1），可激发各种铁磁谐振过电压。另外电网中的单相弧光接地，由于雷击或其他原因线路瞬时接地，使健全相电压突然上升，产生很大的涌流，也会使电压互感器烧毁。图1铁磁谐振等值电路在实际运行参数下，系统的谐振频率列中，主要是12次分频及基波谐振。必然或可能发生、不可能发生谐振的区域，如图2所示。图2谐振发生概率分布图从图中可知：(a)在正常运行电压以及不外加R0时，（ ）=0.0250.280时，发生分频谐振；( ) =0.1800.680时发生基波谐振。(b

5、)随着R0的增大，谐振范围减少，当R0大于某一临界值之后，谐振范围消失，即不发生谐振。当R00.056L时可消除一切基波和分频谐波。根据以上分析，可以采取适当的措施消除谐振，限制这种过电压，可采用的措施是多种多样的，较普遍的是采用在电压互感器二次侧开口三角形绕组两端接消谐器和在电压互感器一次侧中性点对地接消谐电阻的等方法，下面就这些消谐方法做一比较，以便因地制宜，合理选用。1在电压互感器一次绕阻中性点与地之间加装非线性电阻（一次消谐器）在电压互感器高压绕组中性点接入一个足够大的接地电阻（见图3），起阻尼与限流的作用，在单相故障消失时，低频饱和各电流经过电阻Ro后进入大地，由于大部分压降加在电阻

6、上，从而大大抑制了低频饱和电流，使电压互感器高压熔丝不易熔断；同时由于在零序电压回路串联的这个电阻Ro，使电压互感器饱和过电压的大部分电压降落在电阻Ro上，从而避免了铁芯饱和，限制了电压互感器饱和过电压的发生。图3其局限性是由于电网的复杂性，各配网电容电流大小、线路故障性质、电压互感器伏安特性以及消谐器的运行环境等情况有所不同，一次消谐器自身的热容量有限，难以保证在电压互感器中性点装设消谐器后设备万无一失，尤其是当间歇电弧接地持续时间较长时，个别消谐电阻将因过热而损坏，从而引起高压熔丝熔断，甚至电压互感器烧损，相对较大的一次消谐阻尼器在持续时间较长的间歇电弧接地过电压激发下，仍可损坏装置；Ro

7、的数值若选用太小，相当于没有增加零序电阻，限制电压互感器饱和过电压的作用不大，从阻尼的角度来看电阻值愈大愈好，若Ro，即电压互感器高压侧绕组中性点变为绝缘了，电压互感器的电感量不参与零序回路，也就不存在电压互感器饱和过电压，但Ro太大，当网络出现单相接地时，大部分零序电压降在Ro上，会使开口三角形电压太低(电网对地电压在电压互感器励磁电感Lp与Ro间分压)，电压互感器零序电压U0的测量值有误差，影响接地指示灵敏度和保护装置正常动作，因此不适宜使用在对零序电压幅值和角度精度要求较高的场合（如微机接地选线装置）。而且一次消谐器只能限制本电压互感器不发生谐振，对电网中的其他电压互感器无效，当发生单相

8、接地故障时，且系统中有多台高压侧中性点接地的电压互感器同时运行，则必须每台电压互感器均在中性点安装消谐电阻器方有效。2在电压互感器柜的互感器二次侧加装二次消谐器（阻尼电阻）在电压互感器二次侧开口三角形绕组两端接入阻尼电阻Ro，相当于在电压互感器高压侧Yo结线绕组上并联一个电阻，而这一电阻只有在电网有零序电压时才出现，正常运行时，零序电压绕组所接的Ro不会消耗能量。Ro值越小，在电压互感器励磁电感L上并联电阻就越小，当Ro小于一定值时，网络三相对地参数基本上由等值电阻决定，这时由电压互感器饱和而引起电感的减小不会明显引起电源中性点位移电压。当Ro0，即将开口三角形绕组短接，则电压互感器三相电感值

9、就变成漏感，三相相等，电压互感器饱和过电压也就不存在了。其局限性是当电网内发生单相接地时，电压互感器开口三角形绕组两端会出现100V的工频零序电压，这样阻尼电阻的容量就要求足够大，当阻尼电阻太小，一方面电阻本身可能因过热而烧坏，另一方面，电压互感器也可能因电流过大而烧损。当涌流发生时，它会将二次开口三角短路，这反而会增大涌流幅值。3加装微机消谐装置在电压互感器二次开口三角绕组加装微机消谐装置，当判断为存在工频位移过电压或铁磁谐振过电压后，单片机就进行消谐程序，发出高频脉冲群，使反并在开口三角形绕组两端的两只晶闸管交替过零触发导通，将开口三角形绕组短接(若系统发生单相接地，则不起动消谐装置)，使

10、电压互感器饱和过电压迅速消除。由于短接时间极短，故不会给电压互感器带来负担。其局限性是在中性点不接地电网中，电磁式电压互感器高压熔丝熔断，并不一定都是由于电压互感器饱和过电压引起的。当电网对地电容较大，而电网间歇接地或接地消失时形成的低频饱和电流在单相接地消失后1/41/2工频周期内出现，电流幅值可远大于分频谐振电流(分频谐振电流约为额定励磁电流的百倍以上)。由于低频饱和电流具有幅值高、作用时间短的特点，在单相接地消失后的半个周波即可熔断熔丝，加装微机消谐装置无法抑制低频饱和电流，适用于电网较小、对地电容不大的场合；微机消谐装置还难以正确区分基波谐振和单相接地。目前，对基波谐振和单相接地故障判

11、据的主要区别在于零序电压U0的高低。通常，当U0150V时定为基频谐振；当30 VU0145V时定为单相接地故障。为了防止在单相接地时由于装置误动使电压互感器长时间过负荷而烧毁的情况发生，通常微机消谐装置基频谐振的判据电压定得比较高。这样，在工频位移电压不是很高的情况下（如空母线合闸）装置将无法动作，就可能使某些励磁特性欠佳、铁心易饱和电压互感器的熔丝熔断。此外，在持续时间较长的间歇电弧过电压激发下，流过电压互感器高压绕组的电流将显著增大，仍可能会烧坏电压互感器。各段母线电压外接PT开口三角4在电压互感器中性点串接一只额定电压为线电压的单相电压互感器在电压互感器中性点串接一只额定电压为线电压的

12、单相电压互感器（见图4），即零序电电压互感器感器，各电电压互感器感器的一次绕组接成星形，主电电压互感器感器的二次绕组其中一组给测量保护用，另一组接成闭口三角的方式，不带任何负载，只起消谐作用，零序电电压互感器感器的二次绕组当发生单相接地时作为告警之用。通过同时采用中性点串电阻（即零序电电压互感器感器的等效电阻R0，随着R0的增大，谐振范围减少，当R0大于某一临界值之后，谐振范围消失，即不发生谐振）和闭口三角绕组接线方法（使开口三角接线阻尼电阻值达到最小值），使它们之间相互配合、相互作用，加强消谐作用。图4其局限性是电压互感器柜PT手车较小，装四个电压互感器有困难；谐振是一种LC振荡，中性点串接

13、单相电压互感器还是可以简化成LC回路，其主要作用来自振荡点的偏移，并未改变振荡的性质，理论上还存在谐振的可能；二次接线繁琐，容易接错；由于零序感抗的影响，对测量可能造成误差；R0的阻值和容量的确定与系统的参数有关，计算复杂，为发挥强有力的阻尼作用必须选用高阻值的专用零序互感器。5消弧、消谐选线及过电压保护的综合应用综上所述，各种消谐装置的消谐效果各有利弊，要对配电系统采取消谐措施时，除了选用励磁特性良好、铁心不易饱和的电磁式电电压互感器感器，要根据电网的具体情况而定，可将一次消谐装置与二次消谐装置二者相互配合使用，进行优势互补，保证电压互感器自身不参与谐振，在同一配电网中，在尽可能采用一次消谐

14、和二次消谐措施的同时，为确保设备安全，还应采取限制间歇性弧光接地过电压的措施。采用消弧消谐选线及过电压综合保护，限制电网中的各类过电压（弧光接地过电压、谐振过电压、操作过电压）并准确选出系统的接地线路，对加强电力系统的运行维护管理，保障电网的安全、稳定和可靠运行将具有相当积极的作用。参考文献：1电力设备异常运行及事故处理陈化钢 中国水利水电出版社. 2系统过电压解广润 水利电力出版社 3高电压技术重庆大学、南京工学院合编 电力工业出版社消弧线圈接入后的中性点位移电压计算？公式如下：U0=Uba/根号下（d的3次方与V的平方和）U0为中性点位移电压。Ubd为消弧线圈投入前的电网中性点的不对称电压

15、值，一般取0.8%相电压。d为阻尼率，35KV电缆线路取2%4%。V为脱谐度，一般不大于10%。疑问是，公式中的d和V，是取百分数还是取小数带入？应该是取小数带入吧！呵呵，没算过。仔细想想，应该是取小数。消弧线圈接地电网补偿方式的分析刘广慧(河北电力职工大学，河北保定071051)摘要：针对消弧线圈接地电网中普遍存在的谐振过电压问题，分析了正常运行及断线故障时各种补偿方式下位移电压的大小，得出防止产生谐振过电压的首要方案是：消弧线圈采用过补偿运行方式。关键词：补偿方式；中性点位移电压；谐振 Abstract:The paper presents the most efficient means

16、 to prevent the occurrence of resonance overvoltage often happening in extinction coil earth ed networks, namely,overcompensation pattern, after analyzing shift voltages in formal operation and broken wire condition.Keywords:extinction coil; compensating pattern; neutral-point sh ift voltage; resona

17、nce. 在中国635 kV中压配电网中，当单相接地电容电流大于规程规定值时，大多采用消弧线圈补偿接地方式，利用消弧线圈的电感电流补偿配电网的接地电容电流，使得接地点残流减小，降低故障相在熄弧后弧隙上的恢复电压的上升速度，以致电弧能够自行熄灭，减小重燃的可能性，从而提高配电网的供电可靠性。为了保证电弧能够可靠熄灭，一般要求消弧线圈的补偿接近于全补偿状态。但当系统运行在完全补偿状态附近时，随系统参数的变化易进入完全补偿即谐振状态，会产生过高的谐振过电压，将严重威胁主要发、供电设备的安全稳定运行。影响过电压高低的因素很多，一方面受系统运行情况的影响(如频率的变化、运行方式的改变等)，另一方面受线路

18、本身参数的影响，所以过电压的产生具有很强的随机性。下面对谐振过电压和断线过电压进行详细的探讨，为确定消弧线圈接地电网的补偿方式提供参考依据。 1补偿电网正常运行时的中性点位移电压 (IC、IL分别为发生单相接地时的容性电流和感性电流) 式中：称为电网的不对称度，其值与导线的排列形式，是否有地线及是否换位等因素 有关。通常架空线的不对称度值为0.5%1.5%，个别情况可达2.5%及以上，电缆线路的值约为0.2%0.5%。若电网三相对地电容相等，则0，VN0。v为补偿电网的脱谐度。k为补偿电网的补偿度。d为补偿电网的阻尼率。正常架空线路的阻尼率d约为3%5%，线路污染受潮，d可增至1. 0%；电缆

19、线路d约为2%4%，绝缘老化时，可增至10%。为电网的不对称电压，是中性点不接地电网(无消弧线圈) 因三相对地电容不等而引起的中性点位移电压。补偿电压正常运行时中性点位移电压VN的大小为 由式(7)、(8)可以看出，即使系统在正常运行时，由于线路的不对称(0)，也会产生中性点位移电压VN。而且在同一不对称度下，中性点经消弧线圈接地时会有较大的中性点位移。脱谐度（Ic-Il/Ic）v愈小，中性点位移愈大。在极限情况下，即k1时，ILIC，此时称为全补偿，v0，则即使很小的不对称度，也会导致极高的中性点位移电压，其值可达假设最严重情况下：1.5%，d3%，则全补偿时，故障点残流为零，以消弧的观点看

20、，应为最佳。但此时脱谐度v0，VN0.5VA，考虑其他因素的影响，VN也不会超出相电压，这虽不像通常所想的那么严重，但过高的VN，仍会使三相电压极不平衡，甚至可能使设备的绝缘损坏。因此必须采取一定的措施来消除谐振，即采用不完全补偿的方式，此时脱谐度v0，可使式(7)中的分母项较完全补偿时的值为大，从而达到减小中性点位移过电压的目的。在不完全补偿方式中又有欠补偿与过补偿之分。如果消弧线圈的电感电流IL小于电网的对 地电容电流IC，则称为欠补偿，其特点为K1，v0。反之，如果消弧线圈的电感电流I L大于电网的对地电容电流IC，则称为过补偿，其特点为K1，v0。那么，在实际中应该采取哪种不完全补偿方

21、式比较好呢?下面来分析一下在这两种不完全补偿方式下，系统发生断线时的中性点位移电压。 2补偿电网不完全断线时的中性点位移电压系统断线时，引起电网的不对称度和消弧线圈脱谐度的变化，从而导致中性点位移电压发生变化。假设正常运行时三相对地电容C1C2C3C01) 单相断线设B相断线，其对地电容变为CmC式中：m表示断线的地点，一般0m1；C断线后故障相的电容；C正常时每相对地电容。其中k断线前的补偿度所以单相断线时中性点位移电压为 2) 两相断线设B、C两相断线，且在同一地点3结论通过详细的分析了补偿方式对中性点位移电压的影响，得出最后的结论为：消弧线圈接地电网中消弧线圈的补偿方式宜采用过补偿方式。

22、 四川电力技术自动跟踪补偿调容式消弧线圈 2009-05-25 15:51:28作者：西安森宝电气工程有限公司 金黎，吴欣来源：赛尔输配电产品应用开关卷 总第81期浏览次数：102 自动跟踪补偿调容式消弧线圈 关键字：消弧线圈 20篇 调容式 1篇 自动跟踪补偿 1篇 工控机 16篇 摘要：自动跟踪补偿调容式消弧线圈成套装置是通过投切消弧线圈二次侧的电容器来改变其感抗的大小。对二次侧电容器进行编码，可作到宽范围，跨越式快速调节。控制器采用高速PC104工控机为核心，能快速，准确计算出系统对地电容电流的大小，并带有选线功能，在模拟试验和现场应用中取得了理想的效果。关键词：消弧线圈 调容式 自动跟

23、踪补偿 工控机Abstract: The capacitance-adjusting type of arc- suppressing coil that have the function of automatic tracking and compensating adjusts reactance by switching the capacitances of capacitors that paralleled the low voltage side of the arc-suppressing coil .Encoding to second side capacitors ,

24、the regulation may be realized speedily in the broad range with the leaping -over style. The controller adopts PC 104 embed industrial computer as the core, is able to calculate out exactly and speedily the electric current size of systematic earth capacitor and has the function of choosing fault cu

25、rrent line. The effect of simulated test and field test of the controller is rather ideal .Key words: arc- suppressing coil; capacitanceadjusting type; automatic tracking and compensating; embed industrial computer0引言随着国内666kV配电网不断扩大，电缆线路也逐年增加，使得系统对地电容电流越来越大，消弧线圈在系统中的作用也越来越重要。消弧线圈可以有效地补偿系统线路对地电容电流的大

26、小，在发生单相接地故障时，减小了故障点的残流，达到自然熄弧的目的，避免了单相接地扩大为相间短路，降低了人身伤亡和设备损坏的可能性。3-10KV不直接连接发电机的系统和35KV、66KV系统，当单相接地故障电容电流不超过下列数值时，应采用不接地方式；当超过下列数值又需在接地故障条件下运行时，应采用消弧线圈接地方式。（1）3-10KV钢筋混凝土或金属杆塔的架空线路构成的系统和所有35KV、66KV系统、10A。（2）3-10KV电缆构成系统30A。目前国内运行的消弧线圈主要有：调匝式，调气隙式，直流偏磁式等。调匝式和调气隙都存在调节范围窄，动作缓慢。直流偏磁式虽然克服了这以缺点，但是晶闸管移相控制

27、会给系统带来了大量的谐波污染，此外，与其他几种调感方式相比较，成本高。1调容式消弧线圈的组成及补偿原理11调容式消弧线圈的结构组成基于电力系统对消弧线圈成套装置的要求不断提高，西安森宝电气工程有限公司独立研制了一种调容式消弧线圈成套设备，如图1所示（虚线以下为成套装置，虚线以上为系统）。1B，2B为Z型接地变压器的特点为零序阻抗小，一次侧设有无励磁分接开关用于调节不平衡度。它能引出中性点接消弧线圈，二次侧一般带站用电。1XH，2XH为消弧线圈串接在接地变压器的中性点上，电容器柜消弧线圈并联1R，2R为阻尼电阻接于消弧线圈于大地之间，用来限制系统谐振过电压。用于本装置工作在靠近谐振位置，阻尼电阻

28、串接其中可以起到消除谐振过电压，使中性点位移电压小于系统相电压的15。1PT，2PT为中性点电电压互感器感器用于采集中性点位移电压，1CT，2CT为中性点电流互感器用于采集中性点电流，为计算电容电流提供参数。控制器及控制屏安装于变电站室内。图1调容式消弧线圈系统原理图12调容式消弧线圈调感原理调容式消弧线圈如图2所示，有一次侧和二次侧两组电感线圈，通过调节二次侧并列电容器的大小，改变二次侧电感，从而改变一次测电感值。C1，C2，C3，C4，C5大小分别以C，2C，4C，8C，16C排列，其中C为C1的大小。这样，就为5路电容器编码，一共可以有0000011111，32级档位。由于使用动作时间为

29、毫秒级的真空接触器投切电容器，故调容式消弧线圈不但拥有很宽的调节范围，并且其响应速度快，克服了传统消弧线圈不能越级调节的困难。电容器在二次侧工作，降低了电容器的电压等级，大大降低了生产成本。其等效电路如图3所示。图2消弧线圈结构原理图如图3所示为以电感，电容并列支路，其对外等效阻抗X为：6kV厂用系统铁磁谐振过电压现象的根除作者：佚名转贴自：中国电力设备管理网点击数： 2564 更新时间：2007-6-291 问题的提出中性点不接地系统中的铁磁谐振现象，曾经造成大面积的停电事故，特别是在发电厂的厂用系统中，由6kV厂用母线发生铁磁谐振，由于6kV PT过电流而导致PT一次保险熔断，从而导致低电

30、压保护误动，厂用电源中断，导致停电事故。近年来采取了一系列措施，使这类事故得到了有效的防止，但是，由于工程情况千变万化，此类事故还时有发生，为彻底杜绝此类事故，需要设计、运行单位的共同努力，本文对此现象进行分析的同时，提出一些问题供大家参考、讨论。2 引起的铁磁谐振过电压的原因分析电电压互感器感器通常接在变电所或发电机的母线上，其一次侧绕组接成星形，中性点直接接地，因此各相对地励磁电感L1、L2、L3与导线对地电容C0之间各自组成独立的振荡回路，并可看成是对地的三相负荷，如图1所示。其中E1、E2、E3为三相电源电势。各相对地的导纳可以写成:在正常运行条件下，励磁电感L1=L2=L3=L0，故

31、Y1=Y2=Y3=Y0，三相对地负荷是平衡的，电网的中性点处在零电位即不发生位移现象。但是，当电网发生冲击扰动时，例如开关K1突然合闸，或线路中发生瞬间的弧光接地现象等，都可能使一相或两相的对地电压瞬间提高。现在假定，由于扰动的结果，A相对地电压瞬间提高，这使得A相互感器的励磁电流突然增大而发生饱和，其等值励磁电感L1相应减少，以致Y1Y0，这样，三相对地负荷变成不平衡了，中性点就发生位移电压，根据克希荷夫第一定律，可以写出:导纳Y1决定于励磁电感和C0的大小，如果正常状态下的1/L1 = 1/L0 C。换言之，使Y1由电容性变成为电感性了。在这种情况下，公式（1）分母中的感性导纳Y1和容性导

32、纳Y2、Y3就互抵消，总导纳Y1显著减少，位移电压UN显著增加。不难理解，如果参数配合得当，扰动后的Y1可能接近于零（即对地三相回路中的自振频率接近于电源频率），这就产生了严重的串联谐振现象，中性点的位移电压（零序电压）急剧上升。三相导线的对地电压UA、UB、UC等于各相电源电势E1与位移电压UN的向量和。当UN较低时，向量迭加的结果可能使一相对电压升高，另外两相则降低; 也可能使两相对地电压升高，另一相降低。一般以后者为常见，这就是基波谐振的表现形式。我们知道互感器的一组二次侧绕组往往接成开口三角的形式，当线路发生单相接地时，电力网的零序电压（即中性点位移电压）就按变比关系感应至开口三角绕组

33、的两端，使信号装置发出接地指示。显然在发生上述铁磁谐振现象时，位移电压UN同样会反映至开口三角绕组的两端，从而发出虚幻的接地信号，造成值班人员的错觉。上面我们讨论的铁磁谐振过电压，由于谐振的频率等于电源频率，所以称为基波谐振过电压。进一步分析表明，如果线路很长，C0很大，或者互感器的励磁电感很大，以致回路中的自振频率很低，那就可能产生低频率的（通常为1/2次谐波、即25周/秒）谐振现象，称为分次谐波谐振过电压。反之，如果C0很小，或者互感器的励磁电感很小（例如互感器的铁芯质量很差），以致自振频率很高，就有可能产生高次（3次）谐波谐振过电压。有人详细研究了产生各种谐波谐振的条件，作出了图2的曲线

34、。图2中，XC0= 1 /C0为系统每相的容抗; Xm为电电压互感器感器的单相绕组在额定线电压作用下的对地励磁电抗; EX是电电压互感器感器事故前的运行相电压; 3 UX是电电压互感器感器的铭牌线电压。从图2可以看出，随着XCO/ Xm比值的增大，依次发生1/2分次谐波、基波和3次谐波的谐振，同时所需的EX也逐渐增大。当Xco / Xm小于0.01时，便消除了谐振的条件。所以在考虑运行方式和系统操作时，力求改变电力网中的电感电容之比，以避免形成谐振条件。图3是电电压互感器感器的励磁特性曲线，图2就是对应图3的励磁特性曲线作出的不同谐波的谐振区域(用斜线标出)。为了消除这种谐振过电压，在中性点非

35、直接接地系统中，可采取下列措施: 1）选用励磁特性较好的电磁式电电压互感器感器或只使用电容式电电压互感器感器 ;2）在电磁式电电压互感器感器的开口三角形中，加装R0.4Xm的电阻（Xm为互感器在线电压下单相换算到辅助绕组的励磁电抗）。或当中性点位移电压超过一定值时，以零序过电压继电器将电阻投入一分钟，然后再自动切除，目前设计中一般采取开口三角加消谐器的措施。3）采取临时的运行操作措施，如投退某些电容电流较大的设备或线路等。4）PT中性点串入消谐器，其原理是串入一个50 k-100 k的非线性电阻。 3 工程应用的实例3.1马头电厂6kV厂用系统铁磁谐振过电压现象的计算分析:马头电厂6kV厂用系

36、统，曾因铁磁谐振导致厂用电高压III段母线PT保险熔断，造成重要动力低电压保护动作掉闸，构成停机事故，马厂曾对铁磁谐振进行一系列分析、试验、计算，弄清了实质，采取了措施，基本上解决了厂用电的铁磁谐振问题。3.1.1马厂谐振现象特征的分析1)发生谐振时6kV厂用电二相对地电压升高，电压表作低频摆动，出现6kV接地信号，接着PT保险熔断，谐振自动消失。2)根据马厂用人工单相接地及断开办法，人为击发谐振试验结果分析，谐振频率约为工频的1/2。在投、切接地故障两个过程中均有激发，但在投入接地点时仅仅有2-3个周期，而在接地故障消失过程振荡时间较长，历时竟达数十秒之久。3)根据波形图分析PT的三相电流和

37、PT开口三角电压3uo的振荡频率约为1/2个工频，PT一次低频电流幅值达1.3-1.5A，导致PT一次保险熔断。4)当投入母线集中电容（两组，每组电容量为0.88微法/每相）时，谐振频率较低，约为1/3工频。5)谐振的根本原因是由于母线PT特性不良，励磁特性饱和过早，感抗太小，相对母线的电容量太小，容抗太大，Xc/XL的比值超过极限值，落入谐振区内，当系统有某些因素被激发时（例如单相接地故障），就引起谐振。3.1.2对马厂6kVIII段母线参数的计算分析1）根据邵特理论对PT的试验研究分析结果。见图2认为Xc / XL0.01时在谐振区外，当Xc / XL在0.01与0.1之间在分次谐振区，当

38、Xc/XL在0.1与0.5之间时在基波谐振区，当Xc/XL0.5 时为高次谐振区。2）根据马厂JDZJ-6型PT特性试验记录，当母线电压为6kV时励磁电流为35mA ,故 :由于母线分两段并列每段有一组PT故并联后的XL= 1/2172 k=86k3）根据单相接地模拟试验，母线不投电容器时其对地电容电流为2.6A，投一组时为6.5A，投二组时为10A。为此在不投电容时根据计算，上述三种情况均在分次谐振区内。3.1.3采取的反事故措施1)从运行操作上采取措施根据试验情况，当不投母线电容时谐振几率较小，根据计算情况，当不投母线电容时即将脱离分次谐振区，故在运行中将母线两组集中电容退出（此电容为厂用

39、电去深井架空线路而设，后因此架空线未上，也就没什么用了）。但估计到在空母线充电时可能产生基频振荡，故在充电前电容器投入，充电后退出。2)在PT一次中性点串联阻尼电阻10 k左右。3)在PT二次开口角串联500W碘钨灯泡，经试验冷态电阻6.5，热态电阻62。由于采取以上措施，使我们在以后几次谐振威胁中避免了事故的重复发生，保证了安全运行。3.1.4对5#、6#机厂用电的计算为了吸取我厂两台十万机二期工程教训，在三期两台二十万机工程中对我厂6kV厂用系统的参数预先进行了计算，并采取了上述对应措施，使同类事故没有发生，现将计算结果附后:1)6kV段总电容电流根据电缆及母线长度计算为3.08A 2)高

40、压V 段正常容抗为:根据邵特理论处于分频谐振区内，由于以上电容电流是按最大负荷计算的，故在部分动力停运的情况下同样也在谐振区内。同理VB段参数为: 总单相短路电流为2.64A最高负荷容抗为:也处在分次谐振区内。对高压五段A、B段和六段A、B段，我们采取了和高压段同样的措施，至今未出现谐振事故。3.2 石家庄热电厂#16炉厂用电系统的谐振原因及消除措施: 2001年扩建的石家庄热电厂#16炉厂用电系统在#16机未上之前，由老厂西厂6kV厂用电引接，由于原老厂加上新厂连在一起电容电流较大，经计算和实测均已远超过7A，按上例方法计算，属于谐振区内，故设计考虑在6kV PT开口三角装设了 MES98-

41、1型消谐装置，但在老厂电缆接地产生间歇性弧光接地过程中，还是发生了谐振且不能抑制，造成6kV PT保险熔断，厂用电低电压保护误动（pt断线闭锁？），造成停炉事故，经采取进一步措施，在PT中性点装设了LXQ-635kV消谐器后，再次发生接地时，谐振得到了有效控制，PT保险没有熔断。4 如何根除铁磁谐振引发的事故DL/T 5153-2002火力发电厂厂用电设计技术规定第4.2.1条规定: “当高压厂用电系统的接地电容电流小于或等于10/ 2 = 7A时，其中性点宜采用高电阻接地方式，也可采用不接地方式”; 因此，在今后的扩建机组或新建小型机组的设计中，仍不可避免地会采用中性点不接地方式，其优点是系

42、统中产生瞬间接地时可以采用不跳闸方式，利用小电流接地装置判明故障点予以有选择的切除处理，由此，如何防止铁磁谐振仍是设计中需要考虑的问题。本人认为可从以下几个方面采取措施: 1)当接地电容电流大于7A时，采用低电阻接地方式，如小于或等于7A时，宜采用高电阻接地方式;2)当接地电容电流小于或等于7A，如确需采用不接地方式时，在设计上，可采用开口三角和PT中性点装消谐器的方式; 3)统计表明，采用三个JDZJ-6型电电压互感器感器代替JSJW-6型PT后，谐振事故明显增多（JSJW-6 PT很少发生），由此，今后在选用PT时，应对PT有较严格的要求，具体如下:1)尽可能采用冷轧硅钢片，额定磁通密度应

43、低于70007500;2）铁轭截面应比铁柱放大5-10%，使其磁道密度再低些。3）根据DL/T726-2000电力用电电压互感器感器订货技术条件的要求，对电容式电电压互感器感器的防谐振特性已有明确要求。“7.2.1 电磁性能要求:铁磁谐振特性要求:在电压为1-2Upn而负荷实际上为零的情况下，互感器的二次线路短路后又突然消除短路，其二次电压峰值应在额定频率的10个周波之内恢复到与短路前的正常值相差不大于10%。在电压为1.5Upn （用于星形接线有效接地系统）或1.9Upn（用于星形接线非有效接地系统）而负荷实际上为零的情况下，互感器的二次线路短路后又突然消除短路，其铁磁谐振持续时间应不超过2

44、s。”希望有关部门尽快对电磁式电电压互感器感器在防止铁磁谐振方面制订出一个有关各方均可执行的标准来。4、结合工程情况，对一些较特殊的工程进行必要的计算分析，以便采用相应的措施，防止投运后发生事故。2中压电网中性点接地方式的选择 中性点经低阻接地 当发生单相接地故障时，无论故障是瞬时的还是永久性的，保护均动作使断路器跳闸，切断故障线路。其实现前提是故障电流要足够大，并且采用快速断路器。这种中性点接地方式存在一些弊端，具体分析如下： （）故障时保护不判定故障类型即瞬时使断路器跳闸，使得供电的可靠性大大降低，即使自动重合闸成功，短时的断电也会给许多用户造成程度不同的经济损失。供电可靠性是国家对电网的

45、考核指标，供电可靠性的首要问题是供电连续，而目前我国中压电网的基本情况是装备水平普遍不高、系统备用容量不足、而且自动化和管理水平较差，全国供电可靠率相对较低、年平均停电时间相对较长，在这种局面下，中性点经低阻接地方式显然不可取； （）过电流对线路及设备的绝缘造成损害，使其使用寿命缩短，实践证明过电流对绝缘的损害程度远甚于过电压； （）随着电缆线路的延长和电容电流的显著增大，将会使得故障点和中性点的地电位升高，甚至可能会超过低压设备的绝缘水平。如今的电力负荷中存在有大量的微机、电子、通讯、数字仪表等设备，该类设备对过电压及电磁干扰均很敏感，等国际标准均已明确要求电网必须严格限制电磁浪涌，以防止由

46、于各种原因在电网中和用户内部引起地电位升高。笔者曾在一项工程中遇到楼宇控制系统的现场数字量控制器被连续烧毁，经分析发现原因就是由于该项工程采用低电阻接地方式，由于楼内附设变电所变压器高压侧接地及低压侧接地无法实现两个独立的地，只能联结在一起，从而导致了高压侧中性点的高电位传至低压侧烧毁设备； （）理论分析和实践经验均告诉我们，当低电阻接地方式的电网中发生单相接地故障时，由于接地故障电流增大，在断路器跳闸之前，故障点和中性点附近就已经形成了危险的接触电压和跨步电压，即使瞬间跳开故障线路也不能完全保证不会发生电击导致人员伤亡的事故； （）在低电阻接地系统中可能会出现高阻接地故障（如发生接地故障处地

47、电阻较大等），此时故障电流不足以使断路器瞬动，故障点的故障电流及其产生的高电压均极为危险，很容易造成人身电击事故； （）大接地电流会产生强烈的高温电弧，其持续时间虽短，但出现的机率很高，极可能对人员及设备造成伤害； （）大接地电流将对广播、电视、导航、数据传输等通信系统产生严重的电磁干扰，轻则影响通信质量，如语音信号产生杂音、信号失真、误码增多等；重则危害通信设备及人身安全，如造成绝缘击穿、装置误动、人员伤亡等。有关报告指出，以下的中压电网接地电流小于时电磁干扰是不需要调查的，否则必须对电磁干扰进行调查。显而易见，大电流接地系统中的故障电流值远远超过规定。 由上述分析，我们可以看到中压电网采用

48、中性点经低阻接地方式会带来供电可靠率降低、威胁人身及设备安全，干扰通信系统等不良后果。国内外关于大电流接地系统中发生的人身伤亡及设备毁坏的报道不胜枚举。 中性点谐振接地 中性点经消弧线圈接地，虽然调谐电感只在一个不大的范围内变化，但系统的零序阻抗却接近于无限大，这将对熄灭接地电流电弧极为有利。当发生瞬时单相接地故障时，消弧线圈动作补偿故障电流，断路器不跳闸，系统待接地电流电弧自熄后恢复正常；若故障为永久性的，则系统可在故障电流电弧自熄后带故障运行，待通过电网调配将故障线路所带的负荷转移后再跳开断路器以切断故障线路，将损失减少到最小。由此可见，该种运行方式的供电可靠性是很高的，就我国目前电力建设

49、水平相对较为落后、国民经济发展迅猛对供电可靠性要求相对较高的现状而言，该种运行方式是很适当的。当然，谐振接地系统也存在如下问题： 中性点位移电压 由于电网中性点有不对称电压存在，回路中便有零序电流流过，于是在消弧线圈的两端产生了电位差，该电位差就是通常所说的中性点位移电压。中性点位移电压的增大会导致非故障相的最高对地电压升高。但实测表明，电缆网络中的不对称度一般都很小，由此导致的中性点位移电压也因此受到限制，此外运行中还可通过增大失谐度的方法来进一步降低中性点位移电压（位移电压并非越低越好，因为降低位移电压的同时必然会增大故障点的残流，会对熄弧不利），将其控制在无害的范围内。 3中压电网中性点

50、接地方式的选择 断线故障过电压 运行中的补偿电网，只有在消弧线圈欠补偿运行状态下，由单侧电源供电的线路发生断线故障，同时引起的不对称度、失谐度的变化综合不利时方有可能使中性点位移度显著升高，产生较高的过电压，而在其它运行状态下均不会出现有害的过电压。对这种可能出现的过电压，可通过消弧线圈过补偿运行、加装限压电阻等措施来降低，再加上消弧线圈的铁芯饱和也会抑制过电压，因此这种过电压基本可被限制在无害的范围内。 暂态过电压 理论上谐振接地方式电网中可能出现的暂态过电压不会超过（相电压），若考虑电缆网络中相间电容、降压变电所用户侧为补偿无功功率而安装的大量的电容器组的限压作用，则消弧线圈实际上可能出现

51、的过电压值会远小于理论极限值。经实测，在消弧线圈调谐良好的情况下，暂态接地过电压一般不超过，且超过的概率很低，其过电压水平基本与中性点经低电阻接地系统相当。 继电保护的选择性 小电流接地系统的继电保护选择性问题在过去一直是限制谐振接地方式在中压电网中推广的重要因素，但是随着科学技术的发展，如今新型的微机选线及微机保护装置可灵敏、快速、正确地找到故障线路并发出信号，使运行人员可根据故障线路的负荷状况因地制宜地选择带故障运行或是跳闸。 异常动作 消弧线圈异常动作的原因很多，但在排除了设备制造质量及错误操作等原因之后，只要做到选型正确、操作无误，就可大大减少异常动作的次数，降低异常动作产生的危害。

52、综上所述，只要正确地选择消弧线圈的容量、台数、安装位置、运行状态，并选用先进的微机选线或微机保护装置、自动跟踪补偿消弧线圈等设备，正确操作，就可以充分发挥谐振接地方式所具有的良好的供电可靠性、运行灵活性、电磁兼容性、安全且易于维护等优势，并将可能出现的不利状况抑制在基本无害的范围之内。有关中压电网中性点经低电阻接地和经消弧线圈接地两种方式的比较列表如下： 目前，国际上的中压电网中性点接地方式采用经消弧线圈谐振接地已成为共识和主流。中压电网中性（上接28页）点采用低电阻接地方式的国家多为经济发达国家，如美国等，这些国家及地区采用大电流接地方式是由于其电网在建设时谐振接地的继电保护选择性尚未解决、

53、对谐振接地技术的认识不够等。虽然这些国家及地区从系统规划开始就对可靠性指标有明确规定，加上系统备用容量大、设备性能好、自动装置和管理水平高等有利因素，可以保证其电力系统运行在较高的水准上，但是随着电缆线路的增多，接地电容电流迅速增大，在断路器切除故障线路的过程中，中性点及故障点附近出现的跨步电压及接触电压均对人身及设备安全形成了威胁，即使提高低压设备的工频耐压水平并采用快速动作的断路器，故障造成的人身及设备伤害事故依然连续发生。 国内外的众多数据及运行经验均说明了中压电网中性点的接地方式宜选择经消弧线圈谐振接地，先进的保护装置及补偿设备使谐振接地方式具备了极大的潜力。该运行方式将大大提高运行可

54、靠性，保证人身及设备安全，降低大电流对通讯系统的电磁干扰。虽然大电流接地系统中也可以采用一些手段来尽可能地减少大接地电流带来的危害，但笔者认为防胜于治、疏胜于堵，考虑我国的现状及发展要求，中压电网中性点接地方式宜采用经消弧线圈谐振接地电网谐振过电压的限制方法电力资料 2008-04-19 19:40 阅读15评论0 字号： 大大 中中 小小 电力供电系统或者说在电力供电电网上，电压现象十分普遍如果没有防范措施，随时都可能发生，也随时可以发现引起电网过电压的原因很多主要可分为谐振过电压、操作的过电压和雷电过电压；其中谐振过电压在正常运行操作中出现频繁，其危害性教大；过电压一旦发生，往往造成电气设

55、备的损坏和大面积的停电事故。多年电力生产运行的记载和事故分析表明，中低压电网中过电压事故大多数都是由谐振现象所引起的。由于谐振过电压作用时间较长，所引起谐振现象的原因又很多，因此在选择保护措施方面造成很大的困难。为了尽可能地防止谐振过电压的发生，在设计和操作电网设备时，应进行必要的估算和安排，以避免形成严重的串联谐振回路；或采取适当的防止谐振的措施。 在电力生产和电力运行的中低压电网中，故障的形式和操作方式是多种多样的，谐振性质也各不相同。因此，应该了解各种不同类型谐振的性质与特点，掌握其振荡的性质和特点，制订防振和消振的对策与措施。目前，我国35KV及以下配电网，仍大部分采用中性点不接地方式

56、运行，一部分采用老式的消弧（消谐）线圈接地。从电网的运行时间证明，中性点不接地系统中一方面由于电电压互感器感器铁心饱和引起的铁磁谐振过电压比较多，尽管采取了不少限制谐振过电压的措施，如：消谐灯、消谐器、TV高压中性点增设电阻或单只TV等，但始终没有从根本上得到解决，TV烧毁，熔丝熔断仍不断发生；另一方面由于中性点不接地运行方式的主要特点是单相接地后，允许维持一定的时间，一般2h不至于引起拥护断电，但随着中低压电网的扩大，出线回路数增多、线路增长，中低压电网对地电容电流亦大幅度增加，单相接地时电弧不能自动熄灭必然产生电弧过电压，一般为3-5倍相电压甚至更高，致使电网中绝缘薄弱的地方放电击穿，并会发展为相间短路造成设备损坏和停电事故。而采用老式消弧线圈接地方式的系统由于结构的限制，只能运行在过补偿状态，不能处在全补偿状态，所以脱谐整定的比较大，约在20%30%，对弧光过电压无抑制效果。并需要手动调节分接头，然而此时却不能随电网对地电容电