電壓互感器PT新的應(yīng)用接法

PT近幾年出現(xiàn)的一種特殊接法chenly518發(fā)表于：2008-4-1500:03來(lái)源：熱電聯(lián)盟博客本人在近幾年的調(diào)試過(guò)程中經(jīng)常見(jiàn)到PT的輔助繞組接成閉口三角的，現(xiàn)將網(wǎng)上較好的一篇論文呈現(xiàn)給大家關(guān)于配電網(wǎng)絡(luò)中的鐵磁諧振問(wèn)題北京供電局

董振亞諧振過(guò)電壓事故是最為頻繁的，在各種電壓的電網(wǎng)中都會(huì)產(chǎn)生，在不少電網(wǎng)中會(huì)嚴(yán)重的影響安全運(yùn)行。諧

振過(guò)電壓的持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，一般可達(dá)十幾秒以上，甚至長(zhǎng)期存在，但是運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明：只要我們能夠正確掌

握這種過(guò)電壓的規(guī)律，認(rèn)真做好預(yù)防工作，這種事故也是完全可以避免的。諧振按其性質(zhì)不同可以分成下列三種現(xiàn)象：(1)線性諧振在線性的L—C串聯(lián)回路中，如圖l所示其回路電流I可用下式來(lái)表示:

當(dāng)回路阻抗為零時(shí)，電流和壓降趨不動(dòng)聲色窮大此時(shí)在L和C上將出現(xiàn)非常高的過(guò)電壓。當(dāng)回路阻抗為零時(shí)，電流和壓降趨不動(dòng)聲色窮大此時(shí)在L和C上將出現(xiàn)非常高的過(guò)電壓。，這個(gè)回路本身的因有的自振頻率m如，此式還可以改寫成下式:只要電路的自振頻率之一與電源的諧波頻率之一相等，就將產(chǎn)生諧振。(2)參數(shù)諧振如電機(jī)與空載線路或串補(bǔ)裝置相連，后者的電容與電機(jī)的變參數(shù)電感間構(gòu)成特殊的振蕩回路，并有可能造

成電機(jī)的自勵(lì)磁，工頻電壓很快上升，這就是參數(shù)諧振過(guò)電壓。(3)鐵磁諧振當(dāng)變壓器、電機(jī)、電壓互感器，消弧線圈和并聯(lián)電抗等在勵(lì)磁電流很大時(shí)，將會(huì)發(fā)生鐵芯飽和，如與電容

相連，則可能引起鐵磁諧振現(xiàn)象。在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，如果不考慮線路的有功損耗與相間電容；僅考慮PT的電感L與線路的對(duì)地電容CO當(dāng)CO大到一定值時(shí)，PT不飽和時(shí)，XL>Xc。，而當(dāng)PT上加的電壓大到一定數(shù)值時(shí)，PT的鐵芯飽和Xl<Xc。，這樣就構(gòu)成了諧振的條件。諧振時(shí)三相電壓分別為：諧振時(shí)三根電壓分別為「Ufl>A--^2U*-COS(?t-b。5=它彳U*ccsfrot+120')+c,(t)Ug=V￡c5St4EJLJ柢據(jù)克希荷夫定律：1$十I,4壇=0導(dǎo)*陸YX=jdJcj,Ya=Yc-j-I屯流rJjt=(Ua*+Eo)7a】b=(U做+HQY口,M?.—-Xle-(Ucfl-bE?JYc將以上值代入(1)可得=￡o=U*心+飛卜'況j—岫-*orC=—上式表示當(dāng)發(fā)生諧振時(shí)。即由°%時(shí)，則（5）式分母為0,EO值可以無(wú)限大，但實(shí)際上由于回路的阻尼作用以及在電壓升高過(guò)程中P、T鐵芯將達(dá)到進(jìn)一步飽和，從而限制了E。的升高。⑴、⑵、（3）式中的諧振電壓S。（t）是一個(gè)正弦或余弦函數(shù)，在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中它的頻率主要有基波諧振、高頻

諧扳和分次諧波諧振等幾種諧振形式?；ㄖC振時(shí)兩相電壓升高，一相電壓降低；高頻諧振時(shí)為三相電壓

同時(shí)升高；而分頻諧振時(shí)，也是兩相電壓同時(shí)升高。通過(guò)實(shí)際試驗(yàn)證明：當(dāng)發(fā)生諧振時(shí)，線電壓波形與頻率不會(huì)有明顯的變化，但電源的相電壓與PT的電流耍超過(guò)額定值很多倍，如表3所示，這是造成P、T燒毀和保險(xiǎn)器不正常熔斷的根本原因?；晷腕a*過(guò)電壓倍數(shù)最大過(guò)也就偕敝1/2分痂諧振3,5130基頻旭揀3.25&高蚓諧振瓦】鐵磁諧振的出現(xiàn)往往是由于下列幾種激發(fā)條件所造成的:電壓互感器的突然投入；線路發(fā)生單相接地；系統(tǒng)運(yùn)行方式的突然改變或電氣設(shè)備的投、切；系統(tǒng)負(fù)荷發(fā)生較大的波動(dòng)；電網(wǎng)頻率的波動(dòng)；(6)負(fù)荷的不平衡變化等。PT引起的鐵磁諧振必須由工頻電源供給能量才能維持下去，如能抑制或消耗這部分能量，那么就可以抑制

或消除諧振。近年來(lái)，在全國(guó)電力系統(tǒng)中，由于電壓互感器引起的鐵磁諧振事故不斷發(fā)生，以至保險(xiǎn)熔斷，甚至造成電壓互感器燒毀，避雷器爆炸或系統(tǒng)停電事故，這種情況非常普遍，且后果確實(shí)十分嚴(yán)重。如四川省有一個(gè)35千伏系統(tǒng)發(fā)生鐵磁諧振，當(dāng)時(shí)相電壓升高到48千伏造成避雷器爆炸。沈陽(yáng)地區(qū)兩個(gè)44千伏變電站內(nèi)，六次鐵磁諧振事故就燒毀電壓互感器9臺(tái)，吉林省有一地區(qū)某66千伏線路總長(zhǎng)61公里，在瞬時(shí)單相接地故障消失后激發(fā)了諧振，使兩臺(tái)電壓互感器燒壞。四川省還發(fā)生過(guò)某110干伏變電站因主變中性點(diǎn)臨時(shí)未接地而引起互感器諧振，同時(shí)燒毀了四臺(tái)互感器和其它設(shè)備。東北某154千伏線路總長(zhǎng)140公里，共有3組互感器，當(dāng)切除中性點(diǎn)臨時(shí)按地的變壓器時(shí)，形成了中性點(diǎn)不接地的系統(tǒng)，發(fā)生諧震后使兩個(gè)電廠的兩臺(tái)互感器和一個(gè)變電所的一臺(tái)互感器燒毀。江蘇某220千伏的主變中中性點(diǎn)臨時(shí)不接地，造成互感器諧振過(guò)電壓，引起主變內(nèi)部放電燒壞，被迫停止了運(yùn)行。在我國(guó)6-10千伏配電網(wǎng)內(nèi)，發(fā)生互感器引起的諧振過(guò)電壓的情況就更為頻繁了，真是不計(jì)其數(shù)，又如北京地區(qū)有的變電站(包括10KV系統(tǒng)高壓用戶)一到雷雨季節(jié)，10千伏電壓互感器保險(xiǎn)的熔斷情況頻繁發(fā)生，電壓互感器亦發(fā)生過(guò)損壞事故，還有一次北京毛家墳變電站鐵磁諧振事故引起低周減載裝置誤動(dòng)，使整個(gè)變電站七路配電出線同時(shí)掉閘造成大面積停電。也有的地區(qū)由于長(zhǎng)時(shí)間鐵磁諧振過(guò)電壓，造成三相電壓同時(shí)升高，線路的避雷器發(fā)生了爆炸和絕緣弱點(diǎn)發(fā)生擊穿等嚴(yán)重事故。為了解決這個(gè)問(wèn)題，全國(guó)各地對(duì)此進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究工作，曾對(duì)中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中分頻諧振過(guò)

電壓提出了以下幾點(diǎn)技術(shù)措施：對(duì)35千伏及以上中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的高壓電網(wǎng)；要合理布置消弧線圈，在運(yùn)行操作中應(yīng)避免出現(xiàn)

中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)。選用勵(lì)磁特性好，在最高線電壓下，鐵芯磁涌不易飽和的電壓互感器。采用分頻繼電器，當(dāng)發(fā)生諧振時(shí)自動(dòng)將電壓互感器兩次側(cè)開(kāi)口三角經(jīng)電阻將它短接。⑷對(duì)10千伏及以下配電網(wǎng)，可在電壓互感器二次側(cè)開(kāi)口三角處長(zhǎng)期并接200一500瓦

的白熾燈泡或分頻繼電器。(5)10千伏及以下高壓用戶電壓互感器高壓側(cè)中性點(diǎn)不接地?？墒峭ㄟ^(guò)大量的運(yùn)行實(shí)踐證明：采用上述這些技術(shù)措施，還不能完全防止鐵磁諧振的發(fā)生，有的甚至還會(huì)

造成電壓互感器燒毀。因此，在華北電力試驗(yàn)研究所的幫助下，北京供電局也對(duì)此進(jìn)行了幾年的試驗(yàn)研究，

并學(xué)習(xí)參考了其它單位的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，本著因地制宜的原則，進(jìn)一步采取了一些新的試驗(yàn)性的技術(shù)措施，已

初步收到了成效，現(xiàn)分述于下：1、在110千伏平谷變電站10千伏母線，試點(diǎn)采用華北電力學(xué)院楊以涵教授提出的零序電壓互感器的方案，

解決了該地區(qū)電壓互感器燒毀和熔斷器不正常熔斷的情況。這種方案是由4臺(tái)電壓互感器組成，其中三臺(tái)

為主PT，一次側(cè)接成星形，其中性點(diǎn)通過(guò)一臺(tái)零序PT接地，主PT二次輔助線圈接成閉口三角形，而不

接任何儀表，其接線如2圖所示。圖中代號(hào)分別代表EJ—接地琳電器.M—他壓小毋綬IU?——相電壓+——踐幗床日PlJ—接地琳電器.M—他壓小毋綬IU?——相電壓+——踐幗床日Pi——主P,T輔助驍級(jí)F已一主p、T二次繞組，P+―另岸已T一次奧組|P：另序T二次彘組另序PT二次側(cè)在額定正常電壓下有1.6伏的不平衡電壓，如一次側(cè)發(fā)生單相接地，零序PT二次側(cè)兩端(a?！痻’)呈現(xiàn)出電壓為57.7伏。電壓互感器一次側(cè)線圈在額定電壓下正常工作時(shí)，其二次側(cè)電壓為100伏，這與一般PT相同，因此，對(duì)接地指示具有足夠的靈敏度。由于采用了閉口三角措施，故能強(qiáng)有力地消除三次諧波的影響。接地繼電器接在零序PT側(cè)當(dāng)電力網(wǎng)發(fā)生單相永久性金屬接地時(shí)，另序電壓U。=57.7伏，這是和一般PT主要不同之處，但其相電壓表的指示與現(xiàn)有PT的指示卻是完全相同的。北京和保定地區(qū)三年多來(lái)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明，這種另序P、T的保護(hù)方案對(duì)抑制鐵磁和減少熔斷器不正常熔

斷是卓有成效的。今后還可以進(jìn)一步擴(kuò)大試點(diǎn)，取得更多的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)2、在變電站10—35千伏胃線PT二次側(cè)開(kāi)口三角處接上一個(gè)鑒頻器，并配上消諧管也能較好地抑制鐵磁

諧振。這種消諧裝置是云南昆明燈泡廠試制的新產(chǎn)品，各地已有了運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，效果較好，現(xiàn)將其構(gòu)造和工

作原理說(shuō)明如下：消諧管是一個(gè)具有特異非線性電阻特性的電真空器件，它有較高的冶熱電阻比率和一定的阻值變化速度。在35千伏及以下中性點(diǎn)不接地電力網(wǎng)中作為消除電磁式電壓互感器飽和和引起的鐵磁諧振過(guò)電壓和過(guò)電

流，它接在電壓互感器二次側(cè)開(kāi)口三角兩端，能可靠地抑制和消除因電網(wǎng)擾動(dòng)而可能產(chǎn)生的分頻，基頻和

高頻鐵磁諧振，防止系統(tǒng)虛幻接地和避免電壓互感器過(guò)熱、冒油、燒毀、爆炸以及區(qū)域性停電等故障。在

系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，本裝置不會(huì)影響開(kāi)口三角上所接各種儀表的工作。這種消諧裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方

便，集中阻尼，適用范圍廣，并能可靠地消諧等特點(diǎn)。其主要參數(shù)見(jiàn)表4。衷4_滯譜瞥主要技術(shù)4型導(dǎo)（Mt額定工作電壓屯霏外型尺寸主要工作簪教諸用沽電用然電隴捎暗區(qū)向籟定就十壽命替子工作位置范RfJCXG-$5工胃looY^1-00室溫Rm4f?_d中1。呻小時(shí)管腳向下垂直點(diǎn)燃S5T伏航瑜XG-]0工頗100VRy口HxA皿口1口。0小時(shí)同土10中狀及以下系墟消諧管的電，接或圖如圖3所示,K?G——消暗曾J消謊管的E作原理她圖4所示』5）為消諧管引出線回美系圖*1處）為械屜八哪憧式特座底面|BP4引肚曲"M口時(shí)跨接存PF開(kāi)口三角兩凱W七刀間的峰淞電阻在K未斷開(kāi)時(shí)為］“4”“6”之間用鑒頻繼電器在常開(kāi)接點(diǎn)相聯(lián)，當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，開(kāi)口三角端位移電壓不大于3伏，此

時(shí)消諧管基本上處于冷狀態(tài)，其電阻值為r10和r20并聯(lián)，即：它是一個(gè)低于1歐的電阻，當(dāng)操作開(kāi)關(guān)合空母線，空線路或消弧線圈突然從系統(tǒng)中斷開(kāi)，Ro將對(duì)可能發(fā)生的鐵磁諧振起抑制作用b即使發(fā)生諧振，Ro的低阻值就足以消諧，而當(dāng)單相接地時(shí)開(kāi)口三角上有了100伏左右的工頻電壓。r1和r2,的輻射熱和流徑開(kāi)關(guān)K的電流產(chǎn)生的電阻熱使K斷開(kāi)，r2冷卻。rl進(jìn)入熱態(tài)r0，消諧管總阻值增大（R8=r。）增大的數(shù)值可以在設(shè)計(jì)時(shí)考慮使rl有足夠的阻值，使P、T不致過(guò)載。當(dāng)單相接地消除時(shí)（包括斷續(xù)弧光接地等情況），rl8對(duì)基頻、高頻諧振均具有足夠的抑制功能，如發(fā)生1/2工頻諧振，則鑒頻繼電器動(dòng)作，而使“4”“6”短接，投入消諧絲r2,此時(shí)總電阻R為：因r2er20，則R^r20即開(kāi)口三角上又投入了一個(gè)可以消諧的低電阻，而使諧振的低電阻消除了。開(kāi)口三

角上電壓回到正常位移電壓，消諧管冷卻，鑒頻繼電器接點(diǎn)斷開(kāi)。如為反復(fù)弧光接低時(shí)消諧管亦將重復(fù)上

述過(guò)程，從而避免了諧振的發(fā)展，保證了系統(tǒng)安全運(yùn)行。r1、r2是兩個(gè)由鎢絲繞制而成的正溫度特性的熱敏電阻，它可以保證P、T不致過(guò)載比采用線性電阻可靠。K是一個(gè)用雙金屬片制成的熱敏元件，它具有反時(shí)限性，（電壓高、啟動(dòng)快，電壓低，啟動(dòng)慢），抗干擾能

力強(qiáng)（電網(wǎng)電壓瞬時(shí)波動(dòng)時(shí)不會(huì)啟動(dòng)）以及有負(fù)的溫度補(bǔ)償能力等特點(diǎn)（環(huán)境溫度高，PT熱，動(dòng)作快，環(huán)境溫

度低，PT冷，動(dòng)作慢）消諧管電流曲線如圖5所示：消諧管使用注意事項(xiàng)如下：（1）接線必須保證正確，以免燒消諧管或其它設(shè)備。（2）管腳“4”“6”不能長(zhǎng)期短接，否則會(huì)使管子燒壞。（3）消諧管運(yùn)行狀態(tài)為偶發(fā)性，間歇性瞬時(shí)工作制，若連續(xù)燃點(diǎn)（如電網(wǎng)單相穩(wěn)定接地時(shí)），管子的累計(jì)壽命為1000小時(shí)，對(duì)鐵磁諧振頻繁的地區(qū)，要經(jīng)常進(jìn)行檢查，從保證可靠地進(jìn)行消諧。（4）為了保證消諧性能，應(yīng)盡可能減少接觸電阻，接到PT開(kāi)口三角回、路去的引線越短越好。（5）若系統(tǒng)中出現(xiàn)非全相運(yùn)行而激發(fā)起諧振過(guò)電壓時(shí)，應(yīng)立即檢查管2是否燒壞，如已損壞，應(yīng)予更換。（6）如玻璃管殼上出現(xiàn)黑化，則說(shuō)明消諧管的參數(shù)已變壞了，應(yīng)即更換各用消諧管。關(guān)于緊頻繼電器能檢出2工頻電壓信號(hào)，當(dāng)大于65伏的2工頻電壓訊號(hào)出現(xiàn)時(shí)，繼電器接點(diǎn)吸合，使消諧管“4”“6”兩級(jí)接通，待諧振消除后，分頻訊號(hào)即消失，繼電器無(wú)壓釋放，通常這種過(guò)程小于1秒

（消諧過(guò)程小于0.1秒）。具體特性如下：工挪吸合電壓Ur志工新吸合電壓U”Up次漢，工弟郭放電限口U^nnVD考慮到鑒頻繼電器在運(yùn)輸過(guò)程中受震；可能使它動(dòng)作電壓值起變化，在安裝投入使用前應(yīng)進(jìn)行必要的校驗(yàn)

檢查和調(diào)試，以保證它能可靠的動(dòng)作當(dāng)開(kāi)口三角兩端出現(xiàn)不大于115伏的工頻電壓時(shí)，本裝置可在不吸合

狀態(tài)下，允許連續(xù)工作8小時(shí)以上3、將變電站10-35千伏母線電壓互感器一次側(cè)中性點(diǎn)由直接接地改為經(jīng)10-20千歐陶瓷電阻接地，同

時(shí)對(duì)同一系統(tǒng)中工礦企業(yè)高壓用戶內(nèi)部PFT,一次側(cè)中性點(diǎn)盡量改為不接地運(yùn)行。如其中性點(diǎn)必須直接接地運(yùn)行，則亦應(yīng)在PT一次中性點(diǎn)上串以10-20千歐的電阻后再行接地。有的變電站只在母線PT一次側(cè)中性點(diǎn)串電阻還不能有效地抑制鐵磁諧振則還可在PT二次側(cè)開(kāi)口三角兩端并接消諧管或電阻，有條件時(shí)同一系統(tǒng)中高壓用戶內(nèi)部亦應(yīng)采取類似綜合性措施，才能奏效，因此必須經(jīng)受實(shí)際運(yùn)行的考驗(yàn)，有時(shí)一種消諧措施當(dāng)時(shí)有效，過(guò)一段時(shí)間系統(tǒng)參數(shù)變了，又出現(xiàn)諧振了，必須補(bǔ)加新的消諧措施；在同一系統(tǒng)中，由于多臺(tái)PT并聯(lián)，勵(lì)磁特性各異，情況此較復(fù)雜，因此往往需要采取幾種綜合性的技術(shù)措施才能解決問(wèn)題。通過(guò)試驗(yàn)，得出了R△與RO的容量計(jì)算公式如下，可以在實(shí)際工作中應(yīng)用。"窘-（一艘眺KV系就用？明LOKV壽疏用3。歐即用）系統(tǒng)用如千氐NKV系統(tǒng)用10千此容景瓦叩可＞當(dāng)在電壓互感器二次側(cè)開(kāi)口三角兩端接一電阻Ro,對(duì)于零序回路來(lái)說(shuō)，此電阻相當(dāng)于并接在繞組初級(jí)的勵(lì)

磁電感側(cè)，如圖6所示，其中K12為高壓側(cè)和開(kāi)口三角繞組的每相繞組的變化。顯然R愈小愈有效，如R=

0，即將開(kāi)口三角繞組短接，則零序勵(lì)磁電抗被其漏抗所并接，就破壞了諧振條件。試驗(yàn)表明：消除1/2工頻諧振所需的電阻值最小，消除基波諧振所需的電阻需要高一些，消除高頻諧振所

需的電阻最高，因此，如按分頻諧振來(lái)選擇電阻值，就可以滿足消除各種諧振的要求了。不管采取什么消諧措施，既增加了設(shè)備，又給運(yùn)行維修工作帶來(lái)