35KVB段母线PT保险熔断分析

35KV B段母线电磁式电压互感器B、C相保险熔断分析
一、设备系统的运行方式
我公司35KV段分为A、B两段。

中间通过母联开关连接，A、B两段的电源引入分别由#1和#2联变低压绕组（角形）通过电缆引接到35KV配电间，通过进线开关连接到A、B 两段。

A段带负荷为水源三线。

B段无负荷，为空母线。

35KV配电间A、B两段各有一台电磁式电压互感器（型号JDZX11-35R，35/√3╱0.1/√3╱0.1/3，江苏靖江互感器厂），低压绕组装有微机电子消谐装置（型号HYR-3，保定华源电气公司）。

35KV为非接地系统。

2011年5月8日运行发现网孔监视盘B、C相无电压显示，到现场将PT拉出检查，发现B、C相保险熔断。

母联开关处于合闸位置，在A段PT微机电子消谐装置记录：谐振记录12次。

谐振频率17HZ;谐振幅值为58V,谐振时间为2011-5-8,7：13：13。

B段微机电子消谐装置黑屏，无显示。

微机电子消谐装置原理：对PT开口三角电压（即零序电压）进行循环检测。

正常情况下，该电压小于30V，装置内的大功率消谐元件（可控硅）处于阻断状态，对系统无任何影响。

当PT开口三角电压大于30V时，说明系统出现故障。

装置开始对开口三角电压进行数据采集。

通过数字测量、滤波、放大等数字信号处理技术，然后对数据进行分析、计算、判断出当前的故障状态。

如果出现某种频率的铁磁谐振，CPU立即启动消谐电路（使可控硅导通），让铁磁谐振在强大的阻尼波下迅速消失。

铁磁谐振消除后，CPU作出相应记录、存储，并自动报警、显示有关谐振信息、（包括发生时间、频率、幅值等）。

如果是过电压或单相接地，CPU做出诊断后，装置分别给出显示和报警，并自动记录、存储有关故障信息。

最后，CPU 返回初始状态，并继续检测开口三角电压。

原理图
二、事件的原因分析。

通过分析认为，此次引起35KV配电间B段电磁式电压互感器B、C相保险熔断的原因为铁磁谐振引起的。

具体分析如下：中性点不接地系统中，35KV母线上接有Y o接线的电磁式电压互感器，由于接有Y o接线的电压互感器，网络对地参数除了电力导线（水厂架空线及联变到35KV段电缆）和设备的对地电容Co外，还有互感器的励磁电感L，由于系统中性点不接地，Y o接线的电磁式电压互感器的高压绕组，就成为系统三相对地的唯一金属通道。

正常运行时，三相基本平衡，中性点的位移电压很小。

但在某些切换操作如断路器合闸或接地故障消失后，由于三相互感器在扰动后电感饱和程度不一样而形成对地电阻不平衡，它与线路对地电容形成谐振回路，激发起铁磁谐振过电压。

铁磁谐振在以下几个条件下激发铁磁谐振产生a.电压互感器的突然投入; b.线路发生单相接地; c.系统运行方式的突然改变或电气设备的投切; d.系统负荷发生较大的波动; e.电网频率的波动; f.负荷的不平衡变化等。

f系统在某种特殊运行方式下，参数匹配或系统扰动，达到了谐振条件.。

铁磁谐振分为1)基波谐振：现象为：一相对地电压降低，另两相对地电压升高超过线电压;或两相电压降低、一相电压升高超过线电压、有接地信号发出，2)分次谐波：现象为：三相对地电压同时升高、低频变动。

3)高次谐波：现象为：三相对地电压同时升高超过线电压。

从本次事件发生后调查情况来看，水厂也未进行设备的启动和停运，也未发生接地和短路故障，故判断为系统在某种特殊运行方式下，参数匹配或系统扰动，达到了谐振条件.引起B段PT的
铁磁谐振。

35KV B段母线虽然装设电子谐振装置，但这种装置是由可控硅控制的，在谐振时接通消谐电阻，接通时间较短，大致时间为2-4ms，而谐振时间要比这长的多，故谐振不能消失，导致铁磁谐振的谐振发生。

从两相保险熔断判断，B、C两相电压升高，而A相保险未熔断，电压未升高。

可以判断属于铁磁谐振的基波谐振形式。

三、谐振的危害
1、引起PT保险熔断。

2、过电压严重时，PT绝缘击穿，烧损PT。

3、产生高零序电压分量，出现虚幻接地和不正确的接地指示。

三、消除措施。

针对我公司35KV系统为非接地系统，在不改变系统运行方式情况下提出几个可行方案。

供选择：
1、采用励磁特性较好的电压互感器。

原理：电压互感器伏安特性非常好，如每台电压互感器起始饱和电压为1.5Ue，使电压互感器在一般的过电压下还不会进入饱和区，从而不易构成参数匹配而出现谐振。

显然，若电压互感器伏安特性非常好，电压互感器有可能在一般的过电压下还不会进入较深的饱和区，从而不易构成参数匹配而出现谐振。

从某种意义上来说，这是治本的措施。

但电压互感器的励磁特性越好，产生电压互感器谐振的电容参数范围就越小。

虽可降低谐振发生的概率,但一旦发生,过电压、过电流更大。

虽然这种方法目前来看，消除谐振效果最好，这种投资又过大，故现暂不考虑。

2、电流互感器高压侧中性点经消谐电阻接地。

原理：由于系统中性点不接地，Yo接
线的电磁式电压互感器的高压绕组，就成为系统三相对地的唯一金属通道。

系统单相接地有两个过渡过程，一是接地时;二是接地消失时。

接地时，当系统某相接地时，该相直接与地接通，另两相对地也有电源电路(如主变绕组)成为良好的金属通道。

因此在接地时的三相对地电容的充放电过程的通道，不会走电压互感器高压绕组，就是说发生接地时电压互感器高压绕组中不会产生涌流，因为已有某相固定在地电位，也就不会发生铁磁谐振。

但是当接地消失时，情况就不同了。

在接地消失的过程中，固定的地电位已消失，三相对地的金属通道已无其他路可走，只有走电压互感器高压绕组，即此时三相对地电容(零序电容)3Co中存储的电荷，对三相电压互感器高压绕组电感L/3放电，相当一个直流源作用在带有铁芯的电感线圈上，铁芯会深度饱和。

对于接地相来说，更是相当一个空载变压器突然合闸，叠加出更大的暂态涌流。

在高压绕组中性点安装电阻器Ro后，能够分担加在电压互感器两端的电压，从而能限制电压互感器中的电流，特别是限制断续弧光接地时流过电压互感器的高幅值电流，将高压绕组中的涌流抑制在很小的水平，相当于改善电压互感器的伏安特性。

，消谐电阻其
内部由SiC非线性电阻片与线性电阻(6～7 kΩ)串接，在低压时呈高阻值，使谐振在初始阶段不易发展起来。

在线路出现较长时间单相接地时，消谐器上将出现千余伏电压，电阻下降至稍大于6～7 kΩ，使其不至于影响接地指示装置的灵敏度，同时非线性电阻片的热容量相当大，可满足放电电流的要求。

中性点串入的电阻等价于每相对地接入电阻，能够起到消耗能量、阻尼和抑制谐波的作用。

电流互感器高压侧中性点经消谐电阻接地原理图。

这种方案投资少，每段只需要装设一个，每个为1800元左右，A、B两段共投资3600元。

这种方法已应用多个地方，比较有效。

建议采用此办法。

3、电压互感器开口三角处并接白炽灯。

白炽灯作电阻用，其作用是当灯泡在冷态即谐振刚发生时阻值较小，而当单相稳态接地时，阻值变大以免PT过载。

在谐振发生或线路单相接地时PT一次侧电流显著增大及因本身元件故障而失去消谐作用是这种装置的主要缺陷。

此方法虽然简单，投资又少，但是灯泡的功率计算比较粗略，实际应用中效果并不好，所以不建议采用此办法。

电压互感器开口三角处并接白炽灯原理图。