摘要：35kV系統(tǒng)為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，由于35kV系統(tǒng)線路單相接地或短路、合閘操作于空母線等原因，在運(yùn)行中往往容易激發(fā)電壓互感器發(fā)生鐵磁諧振。當(dāng)出現(xiàn)鐵磁諧振時，將產(chǎn)生較大的諧振電壓，會導(dǎo)致保護(hù)電壓的不正常采樣,造成保護(hù)的拒動作或誤動作;同時，在電網(wǎng)導(dǎo)線對地電容較大的系統(tǒng)中，其暫態(tài)過程往往會產(chǎn)生超低頻振蕩過電流，導(dǎo)致高壓熔斷器熔斷甚至燒毀電壓互感器。由于設(shè)備選型及設(shè)計方面的原因，現(xiàn)有的消除諧振的設(shè)備及方法已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求;針對現(xiàn)狀，提出幾種改進(jìn)的消除諧振的方法。

　　關(guān)鍵詞： 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng),鐵磁諧振,諧振電壓,超低頻振蕩過電流

　　0引言

　　正常情況下，35kV系統(tǒng)為電感回路，但同時對地還有電容，當(dāng)電壓互感器的鐵芯在某些激發(fā)條件下飽和，造成其感抗變小，并與線路對地電容的容抗相等，達(dá)到系統(tǒng)諧振的條件，發(fā)生諧振，這樣造成保護(hù)和計量采樣不準(zhǔn)確，造成保護(hù)誤動作和電能采集不精確，嚴(yán)重時會損壞一次設(shè)備，影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行;我們對此進(jìn)行了很多的研究和試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)消除其諧振一般可歸納為三大類：

　　一是從一次設(shè)備改變參數(shù)，使其電容量與電感量不滿足諧振產(chǎn)生的條件，消除諧振;

　　二是諧振發(fā)生后改變，增大回路阻尼效應(yīng)，抑制諧振;

　　三是改變互感器接線方式，使互感器的電感在外界激發(fā)條件下不改變，不具備諧振發(fā)生的條件。

　　1 常規(guī)35kV系統(tǒng)消諧設(shè)計

　　常規(guī)設(shè)計如下

　　1.1 常規(guī)設(shè)計一原理及其消除諧振性能的效果

　　如上圖1.1所示：系統(tǒng)電壓互感器一次N端直接接地，三相二次端(測量、保護(hù)、計量繞組)采用星形接線，非同名端短接接地，同名端引出做測量、保護(hù)、計量用;三相二次端(da、dn繞組)采用開口三角接線，即A相繞組的非同名端接B相繞組的同名端，B相繞組的非同名端接C相繞組的同名端，C相繞組的非同名端接地，A相繞組的同名端引出接消諧裝置和作為零序電壓3U0;零序電壓3U0在工頻下近似為零，但在有高次諧波時，其值較大;此方法正是采用了消除諧振的方法二，諧振發(fā)生后改變，增大回路阻尼效應(yīng)，抑制諧振;當(dāng)發(fā)生諧振時，產(chǎn)生諧波，造成開口三角的電壓達(dá)到消諧裝置設(shè)定值，消諧裝置啟動，抑制其諧振。

　　該方法由于方法比較簡單，在不具備條件時可以采用可調(diào)節(jié)電阻箱并聯(lián)電壓表指示表來代替消諧裝置，其造價成本比較低廉，在早期采用較多;但由于該方法對系統(tǒng)諧振條件改變較小，在出現(xiàn)諧振比較嚴(yán)重的條件下改變作用很有限，現(xiàn)在已較少采用。

　　1.2 常規(guī)設(shè)計二原理及其消除諧振性能的效果

　　如上圖1.2所示：系統(tǒng)采用4PT接線方式，采用電壓互感器一次繞組中性點(diǎn)經(jīng)零序電壓互感器接地，三相二次端(測量、保護(hù)、計量繞組)采用星形接線，;非同名端短接串接零序PT的二次繞組接地接地，同名端引出做測量、保護(hù)、計量用;三相二次端(da、dn繞組)采用閉合三角接線，即A相繞組的非同名端接B相繞組的同名端，B相繞組的非同名端接C相繞組的同名端，C相繞組的非同名端接地，A相繞組的同名端接C相的非同名端，零序PT的二次繞組(da、dn)作為零序電壓3U0，接消諧裝置和零序電壓表。

　　此方法正是采用了消除諧振的方法三，改變互感器接線方式，使互感器的電感在激發(fā)條件下不改變，不具備諧振發(fā)生條件。該方法采用的零序電壓互感器采用高阻錳銅線圈纏繞而成，具有高阻抗性能和能承受較大的熱穩(wěn)定電流的能力，它的阻抗是常規(guī)電壓互感器的2-3倍，采用此種方法電壓互感器一次繞組中性點(diǎn)經(jīng)零序電壓互感器接地，在此情況下，如發(fā)生單相接地故障，電壓互感器中性點(diǎn)對地有相電壓產(chǎn)生，而主PT仍處于正序?qū)ΨQ電壓之下，電壓互感器電感并不發(fā)生改變，則電壓互感器各相繞組跨接在電源的相電壓上，不再與接地電容相并聯(lián)，因而不會發(fā)生中性點(diǎn)位移，也就不會發(fā)生諧振，因此，“4PT”接線對抑制鐵磁諧振的發(fā)生是比較有效的措施。當(dāng)系統(tǒng)接地故障消逝后，健全相積累的電荷必須經(jīng)電壓互感器(其中性點(diǎn)接地)對地放電，使電壓恢復(fù)到正常的電壓下，現(xiàn)場測試和理論分析表明，這個暫態(tài)過程所產(chǎn)生的電流比正常電流大很多倍，可導(dǎo)致高壓熔斷器熔斷。這種放電電流頻率很低，幅值大，一般稱為超低頻振蕩電流，超低頻振蕩電流的危害目前在系統(tǒng)中很普遍(因?yàn)橄到y(tǒng)電容比以往大很多)。當(dāng)中性點(diǎn)經(jīng)零序電壓互感器接地后，由于零序電壓互感器的電阻和高電抗，使超低頻振蕩電流幅值得到有效的抑制，因此， “4PT”接線對抑制這種超低頻振蕩電流幅值也是比較有效的措施。

　　采用該種方法對于抑制系統(tǒng)諧振有一定的作用，消除諧振效果不是很理想，在諧振不能正常消除時，閉合三角(dadn繞組)會承受很大的電流，可能達(dá)到數(shù)倍甚至數(shù)十倍繞組能承受的熱穩(wěn)定電流，可能會燒壞二次繞組，損壞設(shè)備。

　　2 改進(jìn)的35kV系統(tǒng)消諧設(shè)計

　　改進(jìn)后的設(shè)計

　　2.1 設(shè)計一原理及其消除諧振性能的效果

　　該圖是常規(guī)設(shè)計二原理的一種改進(jìn)。

　　如上圖2.1所示：系統(tǒng)采用“4PT”接線方式，采用電壓互感器一次繞組中性點(diǎn)經(jīng)零序電壓互感器接地，三相二次端(測量、保護(hù)、計量繞組)采用星形接線，;非同名端短接串接零序PT的二次繞組接地接地，同名端引出做測量、保護(hù)、計量用;三相二次端(da、dn繞組)采用開口三角接線，即A相繞組的非同名端接B相繞組的同名端，B相繞組的非同名端接C相繞組的同名端，C相繞組的非同名端接零序電壓互感器的二次繞組的同名端da，零序電壓互感器的二次繞組的非同名端dn接地，A相繞組的同名端引出作為零序電壓3U0，接零序電壓表和消諧裝置。

　　在采用該項改進(jìn)后，零序測量回路是由三相電壓互感器(主PT)的開口三角與零序電壓互感器的一個測量繞組按正極性串聯(lián)的，它包含了三相電壓互感器的零序電壓，測量要比原來精確，同時由于零序回路不是短接的，避免了因電容放電電流使開口角繞組熱容量不夠而燒壞的隱患。

　　在采用該進(jìn)的接線方式時應(yīng)注意零序PT對應(yīng)的繞組的變比(1a1n、dadn)與系統(tǒng)PT對應(yīng)繞組的變比(1a1n、dadn)大小一致， 應(yīng)詳細(xì)核對，另外應(yīng)采取單獨(dú)對每相PT直接升壓和將每相PT與零序PT分開分別加壓的方法檢驗(yàn)其一次繞組的變比和一次繞組絕緣，在檢驗(yàn)時還應(yīng)注意三相PT的勵磁特性曲線是否匹配及直流電阻和變比是否在允許誤差范圍之內(nèi)，防止由于以上人為原因造成的零序電壓的升高;

　　采用該種方法對于抑制系統(tǒng)諧振有很好的作用，但回路較為復(fù)雜，對回路理解要求很高，在施工時接線比較復(fù)雜，同時在試驗(yàn)檢查時和查線時工作量較大，施工隱患點(diǎn)較多，投運(yùn)之前必須認(rèn)真檢查。

　　2.2設(shè)計二原理及其消除諧振性能的效果

　　如上圖2.2所示：本設(shè)計原理是采用方法一從一次設(shè)備改變參數(shù)，使其電容量與電感量不滿足諧振產(chǎn)生的條件，消除諧振;系統(tǒng)采用電壓互感器一次繞組中性點(diǎn)經(jīng)一次消諧器接地，三相二次端(測量、保護(hù)、計量繞組)采用星形接線，非同名端短接接地，同名端引出做測量、保護(hù)、計量用;三相二次端(da、dn繞組)采用開口三角接線，即A相繞組的非同名端接B相繞組的同名端，B相繞組的非同名端接C相繞組的同名端，C相繞組的非同名端串接零序PT的二次繞組(da、dn)接地，A相繞組的同名端引出接消諧裝置和作為零序電壓3U0;

　　一次消諧器是串在PT一次繞組中性點(diǎn)與地之間的非線性阻尼電阻，采用特殊合金(一般采用碳化硅)進(jìn)行制作，采用單片大通流非線性元件，避免通流不均勻現(xiàn)象，其非線性特征使得消諧器在正常工作電流段具有較大阻值，在正常時其端電壓只有幾十伏，可是當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)諧振時，導(dǎo)致電壓互感器中性點(diǎn)有較高的電壓，其化學(xué)特性使得它的阻抗隨著其端電壓的改變而改變，破壞諧振發(fā)生的條件，消除諧振;在該設(shè)計中將一次消諧器與二次消諧器配合使用，可以最大限度的抑制系統(tǒng)的諧振。

　　該方法二次接線簡單，從根源杜絕了系統(tǒng)的諧振，消諧效果很好，在近年來采用的該套方案的變電站，35kV系統(tǒng)三相電壓均衡，基本沒有諧振情況出現(xiàn)，尤其在母線空載時效果非常顯著，得到了用戶的一致好評，有較好的推廣性能;

　　3 結(jié)論

　　本文通過詳細(xì)的研究35kV系統(tǒng)出現(xiàn)諧振的原因，并根據(jù)其產(chǎn)生的原因針對以往的設(shè)計提出了修改的方法，得出要解決諧振情況，必須從根源消除其產(chǎn)生諧振的條件，從一次破壞其諧振的環(huán)境;從現(xiàn)有的設(shè)計方案與改進(jìn)后的方案對比得出改進(jìn)后的方案有很大的優(yōu)點(diǎn)，提高了電力系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，減少了不必要的損失，有很大的推廣空間。

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