【摘要】本文針對現實運行中所出現的一起由電壓互感器諧振引起的事故進行詳細科學分析，找出了造成電壓互感器諧振過電壓的原因，從而提出解決該類事故的防治措施，并從根本上防止再發生類似的諧振事故，確保電網的安全穩定運行。
　　【關鍵詞】電壓互感器，鐵磁諧振，原因分析
　　一、概述
　　電力系統中的鐵磁諧振過電壓現象是一種比較常見的內部過電壓現象，在3～60kV中性點絕緣的電網中時有發生。這種過電壓持續時間長，甚至能較長時間自保持，因而對電力系統的安全運行構成極大威脅。從目前的統計上來說，它是導致電壓互感器毀壞的主要原因之一，同時也是系統中某些重大事故的誘發原因之一。為了保證電網的安全穩定運行，有必要對這種鐵磁諧振進行詳細分析，從而找到產生諧振的根源，提出行之有效的解決方法，從而確保電網的穩定優質運行。
　　二、鐵磁諧振分析
　　在中性點不接地系統中，為了監視三相對地電壓，變電站母線上常接有Y0接線的電磁式電壓互感器。于是網絡對地參數除了電力設備和導線的對地電容C0之外，還有電壓互感器的勵磁電感Lo正常運行時，電壓互感器的勵磁阻抗是很大的，所以網絡對地阻抗仍呈容性，三相基本平衡，電網中性點“O”的位移電壓很小。但系統中出現某些擾動，使電壓互感器三相電感飽和程度不同時，會出現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升高，與此同時，電源變壓器繞組電勢Ea、Eb和Ec則維持不變，它們是由發電機正序電勢所決定的[1]。因而，整個電網對地電壓的變動表現為電源中性點“O”有較高的位移電壓，可能導致產生諧振過電壓。
　　既然過電壓是由零序電壓（即中性點位移電壓）引起的，那么網絡零序參數的不同，外界導致諧振的條件不同，導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生原因，才能制定對應的解決方法：
　　（a）基波諧振過電壓的產生過程
　　對于圖1的等值接線[2]，可以得到中性點的位移電壓U0為:
　　ū0=(Ėay1+Ėby2+Ėcy3)/(y1+y2+y3)
　　正常運行時，y1＝y2＝y3＝y，所以：
　　ū0=(Ėay1+Ėby2+Ėcy3)/(y1+y2+y3)＝0
　　(Ėa+Ėb+Ėc＝0)
　　
　　各相對地導納呈容性（電壓互感器勵磁電感和C0并聯值），也即流過C0電容電流大于流過L1的電感電流。
　　由于擾動的結果使電壓互感器上某些相的對地電壓瞬時升高，假定B相和C相的對地電壓瞬時升高。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相的對地導納變成感性，即y2、y3為感性導納。而y1為容性導納，容性導納和感性導納的抵消作用使y1+y2+y3顯著減少，導納中性點位移電壓大大增加。如果參數配合不當使y1+y2+y3＝0，則發生串聯諧振，使中性點位移電壓急劇上升。中性點位移電壓升高后,三相導線的對地電壓等于各相電源電勢和中性點位移電壓的向量和。向量迭加的結果使得B相和C相的對地電壓升高，而A相的對地電壓降低。
　　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）實例事故分析
　　例如某變電站就曾經發生過一起因10kV線路間隙性弧光接地，導致其10kV電壓互感器燒毀的事故。該變電站10kV系統主接線圖如圖3所示，當時10kV開發區線A相開始出現間隙性弧光接地，后經零序過流動作跳閘。檢查10kV高壓室時見到10kV52PT有濃煙冒出，后經倒閘操作將10kV52PT退出運行。經檢查發現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柜內部熏成黑色。
　　
　　這起事故是由于10kV開發區線電纜頭著火，使線路發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又可能有電壓的突然上升，這種暫態過程中會有很大的涌流；或者電壓互感器高壓繞組側發生單相接地，低壓側有傳遞過電壓時，這兩種情況下都會使電壓互感器產生嚴重飽和，導致諧振事故的發生。
　　三、消除鐵磁諧振的措施
　　通過對鐵磁諧振產生原因和事故實例的分析，從中可以得出產生鐵磁諧振一般應具備下列四個條件:1、鐵磁式電壓互感器的非線性效應是產生鐵磁諧振的主要原因。2、要有激發條件，如電壓互感器的突然投入、單相接地突然消失、外界對系統的干擾或系統操作產生的過電壓等。3、系統參數匹配在諧振范圍，經驗值電壓互感器的感抗為容抗的100倍以內。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，生產定型產品的廠家比較多，在實際運用中都取得了滿意的效果。如某儀器廠生產的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和具有開關特性的晶閘管，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兩只晶閘管。正常運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，約數百千歐；裝置一旦判斷電網發生鐵磁諧振，使兩只晶閘管交替過零觸發導通，裝置呈低阻狀態，約數十微歐，向電網施加強有力的持續阻尼，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加裝阻尼電阻。如某電瓷廠生產的RXQ系列消諧器，該消諧器串接于互感器一次繞組中性點與地之間，內部材料為大容量的炭化硅電阻片及散熱片等串聯組裝而成。其工作原理為：在低壓下消諧器呈高電阻值（可達幾百千歐）使諧振在起始階段不易發展，單相接地時，消諧器上出現千余伏電壓，它的非線性電阻下降，使其不影響接地保護的工作。
　　四、結束語
　　根據資料顯示，基波和高次諧波諧振過電壓可達額定電壓的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、高壓保險絲熔斷等異常現象和引起接地指示誤動作，甚至導致互感器本身燒毀，造成事故，因此應盡量避免互感器發生諧振的情況發生。
　　【參考文獻】
　　[1]周澤存主編，高電壓技術[M].北京：水利電力出版社，1994.06；
　　[2]周長源主編，電路理論基礎[M].河北：高等教育出版社，1994.03。
　　
　　搜論文知識網致力于為需要刊登論文的人士提供相關服務,提供迅速快捷的論文發表、寫作指導等服務。具體發表流程為：客戶咨詢→確定合作，客戶支付定金→文章發送并發表→客戶接收錄用通知，支付余款→雜志出版并寄送客戶→客戶確認收到。鳴網系學術網站，對所投稿件無稿酬支付，謝絕非學術類稿件的投遞！