马云锋
【摘 要】在水电厂10kV中性点不接地水电厂中的电压互感器，当母线空载或出线较少时，在合闸充电或线路接地故障等系统参数突变原因的激发下，会使电压互感器过饱和，由此可能产生铁磁谐振过电压，出现相对地电压不稳定、接地指示误动作、电压互感器高压保险丝熔断等现象，严重时会导致电压互感器烧毁，继而引发其它事故。本文对10kV系统谐振的形成原因进行了分析，在此基础上提出了预防消除水电厂10kV系统铁磁谐振的措施，供行业内参考研究。
【关键词】10kV系统 铁磁谐振 对策
1 前言
在水电厂10kV中性点不接地系统中，电磁谐振是经常存在的问题，严重的影响了企业的安全生产。2013年7月6日绿水河发电厂内10kV107绿青线线路电缆头接地，引起本厂I段10kV母线型号为JDZJ电压互感器 烧毁，绿厂10kVⅡ段母线电压互感器为JDZJ型历史上也发生过2次由于10kV103绿蛮线接地引起铁磁谐振被烧毁。
2 水电厂10kV系统铁磁谐振形成原因
绿水河电厂10kV系统是I、Ⅱ段独立运行的不接地系统，过2台2000kVA的10kV近区变联接于#1主变低压侧，两段各有有有3条10kV输出线路，肩负着对附近乡镇的供电任务，在云南个旧地区10kV电网中有举足轻重的作用。由于接地保护的需要，绿水河电厂三相母线电压互感器的中点是直接接地的，因此电压互感器与10kV电网线路对地电容并联而形成谐振回路，电磁式电压互感器的电感是非线性的，这种谐振回路为非线性谐振回路，或称铁磁谐振回路。通常，在正常运行时，电压互感器的感抗XL远大于电网对地电容的容抗XC，即XL与XC不会形成谐振，但由于某些原因，例如单相接地故障、线路合闸、雷电冲击等等，使电压互感器的电感量发生变化，如果XL与XC匹配合适将产生谐振。谐振现象会降低互感器的感抗效应，大幅度提升励磁电流，使其超过额定数据，最终烧毁互感器，或者导致保险丝熔断。绿水河电厂10kV系统I、Ⅱ段 母线电压互感器多次烧毁也源于此因。
3 预防消除水电厂10kV系统铁磁谐振的对策
3.1 零序PT法
零序PT法是：在选用母线PT时采用抗谐振型，同时在母线PT中性点加装另一只单相PT接地，此单相PT要求与母线PT伏安特性相同，在此情况下PT的励磁电抗能满足：它们的电压均和相电压相同，绝对不会出现饱和问题。采用零序PT的好处是：一方面可以在大幅度增加的情况下还能够满足从而使系统更加稳定，另一方面此接地单相PT的二次绕组可以作为接地检测电压继电器的采样端，能够有效的提高接地指示装置本身的灵敏度，如此在母线电压互感器中性点位置串联单相PT能够获取更良好的效果。
2013年7月6日绿水河发电厂内10kV107绿青线线路电缆头接地，引起本厂I段10kV母线型号为JDZJ电压互感器 烧毁后，我们对本厂10kV母线I、Ⅱ段电压互感器进行改造，10kVI、Ⅱ段母线电压互感器改为大连互感器厂的JDZJ-10房谐振电压互感器组合，就是在母线电压互感器中性电测加装另一只伏安特性相同单相PT，母线PT一次侧中性点过此单相PT接地，改造后运行至今再也没出现过因为谐振过压烧毁母线PT的事。
3.2 PT中性点经消谐器或小电阻接地
为消除本厂10kV系统谐振问题，笔者查阅相关资料：这种方法在一定程度上可以消耗能量在减小阻抗的同时有效的抑制谐波，当系统单相接地时，在中性点的位置存在一定的电位值，可以降低与非故障相PT之间形成的电压，减缓PT的饱和程度，在一定程度上达到抑制铁磁谐振的效果。但是，这种方法也会带来一些弊端，一方面会造成PT开口三角绕组的电压有一定的降低，从而对系接地装置的灵敏度产生影响。另一方面串联的电阻还要考虑电阻本身的热容量值。若直接选用线性电阻，会面临电阻阻值不合适，或者电阻绝缘等级不合适，这样会造成引线或者电阻被烧毁，甚至会发生沿面闪络现象。非线性电阻具有理想的热容量，能够符合放电电流的要求。因此，可以考虑采用非线性电阻与线行电阻串联的方式。使用RXQ-10型号的消谐器，内部即是由SiC非线性电阻与线性电阻串联而成的，这种消谐器的优势是在低压的条件下能够展现高阻值的特性，有很好地抗谐振效果。但当长时间单相接地时，消谐器可能会承受上千伏的高压。另外，该消谐措施带来一个弊病是三次谐波电流在电阻上产生压降，已使开口角回路滤出的三次谐波电压影响正常运行，也造成三相电压不平衡。由于以上原因最终绿水河电厂2013年在更换10kV系统母线电压互感器，以消除谐振时，并没有采用此方法。
3.3 PT开口三角绕组接电阻
对于现有的电磁式TV来说，在TV开口三角处接电阻消谐是一比较理想的方法。它具有投资省、施工安全等优点。但在安装之前，必须合理选择消谐电阻值及相关的电气参数，注意有关安全运行和TV测量精度等问题。将电阻接在开口三角绕组的两端时，会增加某一侧的电流值，因此PT本身的容量也需要增加。考虑到要抑制谐波角度，当电阻的阻值越小，抑制谐波的角度效果越明显，但是会引发PT的过载问题。当谐振时间过长时，可能会发生PT烧毁或者保险丝熔断的危险。按照经验，灯泡的阻值在10kV系统中接入的PT开口三角绕组的电阻取值在16.5-33欧范围内时可以选择220V，500W的白炽灯作为电阻，在谐振形成的时候灯泡阻值还处于相对较小的状态，当单相处于稳态接地状态时灯泡的阻值开始增加，处于较大的状态可以有效的防止PT过载问题。在实际的运行过程中，这种装置仍然无法理想的防止铁磁谐振，在谐振出现以及系统单相接地状态时，PT某侧电流会急剧增加，自身的元件功能不良使消除谐振效果受限。源于此因绿水河电厂更换10kV系统母线电压互感器以消除谐振时，没有采用此方法。
4 结语
综上所述，使用抗谐振母线PT以及在母线PT中性点串联单相PT接地，在10kV系统单相接地的前提下，PT各相绕组电压可以维持在一定的正常范围内，不会发生饱和的情况，在减轻铁磁谐振的同时还能够有效的降低PT某一侧的电流值，此外，还能够使接地指示装置的灵敏度不受影响，具有显著的优势，可以很好地应用到实际的生产运行当中。
参考文献：
[1]毛凤麟，解秀余.电压互感器中性点串电阻消除铁进谐振及RXQ型消谐器[J].高电压技术，1987（40）.
[2]陳维贤，等.配电网络互感器谐振及抑制新方法[J].高电压技术，1993（3）.
[3]李登.35kV配电系统铁磁谐振原因分析及预防措施[J].四川水力发电，2011（5）：120-122.
