10KVPT含3次谐波
10kV母线电压异常原因的分析与解决措施
10kV母线电压异常原因的分析与解决措施摘要：本文首先介绍了某站10kV母线电压三次谐波的含量超标问题，然后通过排除法分析出现谐波超标的原因，最后提出了解决消除谐波的措施。
对变电运行维护具有一定实际的意义。
关键词：三次谐波；电压互感器；铁磁谐振0 引言母线电压三次谐波超标会导致仪表指示不正常或保护误动。
消除和减少三次谐波是保证10kV电力系统可靠运行的必要条件。
本文介绍的某站10kV是中性点经小电阻接地，属于中性点非直接接地系统。
1 电压谐波超标情况某站运维人员在日常巡视中，发现10kV#3母线电压异常，电压波形详见图一。
经过录波装置分析，电压波形中含有25%的三次谐波和5%的九次谐波，根据规范电能质量公用电网谐波10kV的奇次谐波含有率不超过3.2%的规定，10kV#3母线电压的奇次谐波含量已严重超标。
图一 10kV#3母线电压波形图二 10kV#3母线电压谐波含量10kV#3母线2015年投产，当时10kV系统为接地变经消弧线圈接地，2019年改造为接地变经小电阻接地。
2 电压谐波超标原因分析与某站的10kV#3母线系统对比，10kV#1、#2母线电压正常。
三台主变的变高并列运行，且主变变低绕组为三角形接线方式，三次谐波电流在三角形内会形成环流，且不会流到10kV系统。
因此，谐波来源排除了主变变高或电源侧的系统。
通过观察日常负荷的峰、平、谷，研究其对三次谐波的影响。
发现三次谐波电压的畸变是稳定的。
这样就排除来自用户负荷的谐波来源的可能性。
根据文献[1]，电压互感器二次中性点接地不良也可以导致三次谐波的产生。
但经过对比发现二者电压波形差别较大。
前者的电压波形是平顶波，而本文的波形是尖顶波。
而且经过现场的测量中性点和N600电压对比，电压互感器二次中性点接地良好。
综上，排除电压互感器二次中性点接地不良的导致产生谐波。
根据文献[2]，电磁式电压互感器引起的铁磁高频谐振引起的过电压同样会产生三次谐波。
什么是三次谐波三次谐波产生原因？
什么是三次谐波?三次谐波产生原因 在物理学和电类学科中都有三次谐波的概念 f(t)=∑(k=1,n)cos(kwt+ak) 任何一个波函数都可以进行傅里叶分解 如上的形式 当k=1时的分量f(t)=cos(wt+a)成为基波分量 以此类推 当k=3时f(t)=cos(3wt+a3)称为三次谐波。
三次谐波污染主要存在于低压配电网中，以建筑系统较为严重。
其对电网的危害主要有：功率损耗增加、设备寿命缩短、接地保护功能失常、遥控功能失常、电网过热等；对配电站会造成电子器件误动作、电容器损坏、附加磁场、中性线过载和电缆着火。
文章主要介绍了消除三次谐波的各种方法及性能比较。
在电力系统中，正常供电频率是50HZ，所谓“三次谐波”，就是在50HZ的电路中，夹杂有150HZ的交流正弦波，这个150HZ的交流正弦波由于是50HZ 的三倍，于是称之为三次谐波。
输电及配电系统规定：在频率恒定情况下，电压和电流均以正弦波波形运行。
然而在非线性负荷接入系统时，产生的附加的谐波电流会引起电流和电压畸变。
产生三次谐波的非线性单相负荷主要有（不考虑暂态及非正常工作状态）：（1）荧光灯、节能灯及其镇流器；①市场调查表明，国内市场绝大多数的荧光灯电子镇流器三次谐波电流含量高达80%～90%；②高档的电子镇流器三次谐波电流含量分三种标准：标准：其谐波电流含量<37%；标准：其谐波电流含量<30%；带灯丝预热控制的电子镇流器其谐波电流含量<10%。
市场上的商品实际上达不到标准要求；③节能型电感镇流器标准规定<20%，其中三次谐波电流含量占主要成分。
（2）电弧焊接设备（电弧的非线性类负荷）；（3）计算机开关型电源及显示器（大型显示屏幕）；（4）彩色电视机及监视器，如证券公司、体育场馆、商业中心和新闻中心的电视墙的显示幕墙。
普通型彩色电视机可达127%，三次谐波电流含量高达90%； （5）晶闸管调压电源（如加热器、调光器、电化学电源等）；（6）晶闸管调功电源（如加热器、电化学电源等）；（7）整流电源（如电器的工作电源、充电器、直流传动及电化学电源等）； （8）开关型稳压电源及；（9）变频器①变频的家用电器，如空调、洗衣机、风机、泵、微波炉；②工业及建筑用的调速电动机；③中频电源。
10kv电压谐波分析
10kV系统的电压谐波分析南京供电公司计量中心曹根发摘要：本文对10kV小电流接地系统的电压谐波，由于10kV电压互感器中性点的消谐电阻，及接地变一侧的灭弧线圈等原因，而造成的错误测试结果，进行了分析，并针对这种现象提出改进的测试方法。
1.前言由于生产发展的需要和国家电力总公司及江苏省公司的要求，我市公司对所辖范围内的电网，配网电能质量，（电压谐波占有率）进行了一次普测、普查。
由于10kV配网系统采用了小电流接地的运行方式，10KV配网的电压互感器接线方式如图1所示。
在PT的一次侧中性点到地串接一只电阻，称消谐电阻。
此电阻一般由氧化锌阀片构成，在正常运行方式下，无电流通过此电阻。
一次侧中心点与地等电位。
近似与Y/Y型接法。
而主变接线方式则是Y/Δ型接法。
所以在10kV母线上并一只接地变，采用Y/Y型接法。
在变一侧中心点串一只电抗器，俗称灭弧线圈。
在10kV系统形成中心点接地的运行方式。
国标规定电压失谐率是相电压的谐波百分比含量做为判别限值的标准。
从而规范了测试信号是相电压，与之相应的测试设备的接线方式是“Y”型接法。
若取线电压为取样信号。
测试设备需按“△”接法，结果将造成取样信号中的3n次谐波被抵消，抵消量大小，与3n次谐波电压与同相的基波电压相位及相电压的不平衡度有关。
在普查进程中，我们发现有6座110kV变电站中的9条10kV母线严重超标。
共同特征是3次电压畸变率是造成超标的最主要因素。
其余各次谐波含量不大。
且占比例极低。
同时所有电压谐波超标的10kV母线，电压三相不平衡度也接近或超过国标值。
（国标Σu <2%）切除变电站10kV侧的补偿电容器组，仅五次谐波有所下降，三次谐波下降量不大总畸变率仍居高不下。
在10kV电源侧110KV测得，3次电压谐波仅有1%左右。
而在这9条母线供电范围内，并无大型工矿企业，和大型非线性生产用户。
基本负荷是大型商场、高层写字楼及居民小区。
仅照明、家用电器、电梯，难以形成如此高的仅以三次谐波为主要因素的电压畸变特征。
三次谐波的主要表现及防治方法
三次谐波的主要表现及防治方法目前，电网中谐波干扰大量涌现，谐波问题日趋复杂，因此谐波治理课题也越来越受到研究者的重相线与中性线之间的非线性负荷产生三次谐波电流，并在中性线进行叠加。
由于三次谐波及其倍数次谐波呈零序特征，因此中性线上的三次谐波电流是三相中三次谐波电流的代数和，会引起过载风险使所有的谐波电流造成电流和电压畸变，还形成150的电磁场，对其周围的电子控制、保护及通信设备和系统产生干扰。
主要表现为：（1）因为三次谐波的零序性，低压母线上的三次谐波电压主要与中性线的三次谐波电流有关；①当变压器接法为时，零序性的三次谐波电流将成为励磁电流，在此零序励磁电抗上产生较大的压降，即三次谐波电压，很容易造成低压母线上的电压总畸变率超标；②当变压器接法为△－0时，侧的变压器绕组形成三次谐波电流流通的回路，该回路阻抗为变压器漏抗，远较零序励磁阻抗小为20倍左右，从而不会在低压母线产生很大的三次谐波电压。
（2）如果低压三相的三次谐波电流不平衡，则存在正序和负序的三次谐波分量：①如果配电变压器为接线，低压侧正序和负序的三次谐波电流会在高压侧绕组感应出三次谐波电压，对高压侧产生影响；②如果配电变压器为△－11接线，低压侧正序和负序的三次谐波电流在高压侧绕组感应出的三次谐波电流在△绕组形成环流，对高压侧产生的三次谐波影响要比变压器为接线时小，但增加了变压器高压绕组的损耗。
（3）由于中性线中三相负荷不平衡引起的工频电流和三次谐波电流的叠加有可能大于相电流，当三相的三次谐波平衡时，由于接线的变压器铁芯中零序的三次谐波无通路，磁通只能经铁心、空气和外壳等构成回路，产生附加损耗和局部过热；而在接线中，△绕组为三次谐波电流提供通路，它所产生的三次谐波磁通将抵消铁芯中的原三次谐波磁通，从而使铁心中的合成磁通基本上呈正弦波，减少了附加损耗，但谐波电流的存在使因子因谐波发热而降低变压器输送能力，正常值为1．0和电流波峰系数增大，造成供电变压器的利用率下降或过载。
10kVPT铁磁谐振产生原因及预防措施探讨
２ 铁 磁 谐 振 的 预 防
电压互感 器引起 谐振必 须 由工 频电源供 给能 量才能 维持
下去 ，如 能抑 制或 消耗 掉这 部分 能量 ，就 可避 免谐 振 的产 生。
图 １ 单 相 接 地 故 障 时 的 电 流 流 向
此外 ，提 高电压互感器 的励磁特性 ，使 系统感 抗远远大 于容抗 ，
Ｃ
图 ２ 接地 时 电荷 释 放 等 效 电 路
序电容 ３Ｃｏ中存储 的电荷 ，将对 三相 ＰＴ及零序 ＰＴ一次绕 组 电 感 放 电 。 理论 分 析 和现 场 测 试 表 明 ，该 暂 态 过 程 将 产 生 一 种 幅 值 大 、频 率 低 的 超 低 频 振 荡 电 流 ，它 是 正 常 电 流 的 很 多 倍 。 尽管零序 ＰＴ的高电抗 和电阻能够在一定程度上抑制超低频振 荡 电流的幅值 ，但 当电缆线路和架 空线路较长等原 因引起零序 电容存储的电荷很多时 ，会使零 序 ＰＴ承受很 大的 电流 ，ＰＴ绕 组迅速饱和 ，感抗 持续 降低 ，电流进 一步 增大 ，从 而 导致零 序 ＰＴ 的热 容 量 不 够 而烧 坏 。
当出现单相接地故障时 ，ＰＴ 中性点 电位 由零升为相 电压 ， 非故障相 的电位 由相电压变为线 电压 ，电容 电流会流 经接地故 障点 ，并在对地 电容 ｃ０上 充满 与线 电压 相 当的 电荷 。在 接地 过程 中，该 电荷形成 的电容电流通 过接地点形 成 回路 ，在大 地一 导 线 一电源 间 流 通 ，等 值 电路 如 图 ２所 示 。 由于 １０ ｋＶ ＰＴ 的感
Ｄｉａｎｑｉｇｏｎｇｃｈｅｎｇ ｙｕ ＺｉｄｏｎｇｈｕａＯ电气工程与自动化蠹 Ｊ誓－ ．＿ ＿＿＿＿＿＿ ＿＿＿＿＿＿ ＿＿＿－－－． ＿＿＿＿＿＿ ＿＿＿＿＿＿ ＿＿＿＿
10kV电压互感器运行及出现谐振
1 10 kV配电所电压互感器运行及出现谐振情况我段管内10KV配电所均为中性点不接地系统（小电流接地），各配电所的每一段母线上均接有一台三相五柱式电压互感器（PT），其一次线圈中性点直接接地。
由于电网对地电容与PT的线路电感构成谐振条件，在运行中经常出现铁磁谐振现象，引起过电压，出现“虚幻接地”或烧断PT高压保险，甚至在运行中出现过PT一次侧零相瓷瓶内部引线烧断的现象。
下面仅列举岱岳配电所2000年出现谐振过电压及PT保险熔断的部分事例：① 2000年3月5日13：15，岱岳配电进线一开关跳闸，Ⅰ段母线PT高压保险熔断3相。
跳闸原因是线路瞬间故障。
② 2000年3月18日20：50，岱岳配电Ⅰ段母线PT高压保险B相在运行中熔断。
③ 2000年3月23日8：51，岱岳配电自闭一、自闭二开关跳闸，发“电压回路断线”、“10KV 系统接地”光字牌，自闭母线PT高压保险熔断。
原因是自闭线路故障。
④ 2000年6月11日，岱岳配电所全所停电春防试验，在作业结束后送电合电源进线开关时，发“10KV系统接地”光字牌，出现“虚幻接地”现象，馈线送电后复归。
2 铁磁谐振过电压产生原理在中性点不接地系统中，为了监视系统的三相对地电压，配电所内10 kV母线上常接有Y/Y/接线的三相五柱电磁式PT，其电气结线见图1。
图1 10KV PT未装消谐装置时电气示意图正常时PT的励磁阻抗很大，系统对地阻抗呈容性，三相电压基本平衡，中性点的位移电压很小。
但在系统出现暂态过程时，如单相接地的发生和消失等，都会使PT中暂态励磁电流急剧增大，感值下降，于是三相电感值有所不同，在PT的开口三角处出现零序电压。
设L0为PT三相并联的零值电抗，当L0与3C0回路达到固定振荡频率ω0时，将会在系统中产生谐振现象。
随着线路的延长，依次发生1/2次分频谐振、高次谐振。
当发生谐振时，由于PT感抗显著下降，励磁电流急剧增大，可达到额定值的数十倍，造成PT烧毁或保险熔断。
10kV PT谐振现象及解决方法
10kV PT谐振现象及解决方法作者：谷婧瑜来源：《华中电力》2014年第01期摘要：本文通过对10kVPT谐振现象产生机理进行分析，并提出相应的预防措施及解决办法，为国内10kVPT谐振研究提供一定的参考作用。
关键词：铁磁谐振预防措施方法引言在现代经济社会快速发展的大潮下，国家社会的用电需求日益增大，电力系统中对电压等级、供电线路的需求也不断增加，PT作为电力系统中必不可少的一环，使用数量也逐年攀升，因PT谐振而造成电力系统设备毁坏的现象也越来越多。
PT谐振中以铁磁谐振发生现象最为频繁，对电力危害较大。
发生铁磁谐振时，高压保险是最易损毁的部件，情况严重时，则会导致PT爆炸甚至停电事故，甚至会造成三相异步电动机的反转，给整个用电系统带来严重的经济损失。
因此，对PT谐振现象尤其是10kVPT谐振现象进行分析研究，并提出相应的预防措施及解决办法，尤其重要的现实意义。
1.PT谐振现象危害及产生机理PT在电力系统中主要是指电压互感器，是一种特殊的变压器，在结构与使用形式上进行了限定，作用主要是对电压按照指定的比例进行变换，将高电压变为低电压，达到保护、计量以及仪表装置的使用条件，有时也通过PT为操作系统进行工作电源的提供。
常见的有电磁式电压互感器，用于中性点不接地电网中。
PT谐振现象主要指在打扰动或者大的系统操作情况下，电压互感器非线性铁芯达到过饱和状态，并同线路、对地电容形成共振回路，引发谐振过电压，继而引发一系列电力系统问题的现象。
1.1PT谐振现象危害因PT谐振造成的电力事故近年逐渐增多，所造成的经济损失越来越严重。
例如，广东电网公司湛江供电局曾经在2012年就发生过10kV变电站线路由于PT铁磁谐振而导致PT烧毁，还有某变电站在母线启动过程中因PT谐振导致PT高压保险烧毁，在PT保险底座能够观察到明显的放电现象，三相中其中一相炸裂，另外两相出现烧灼痕迹，整个绝缘护罩、母线套管护罩全部因放电高温熔化，开关柜被严重损毁。
三次谐波治理方案
三次谐波治理方案
现代大量LED灯、LED屏使用，而其电源为开关电源。
开关电源的输入端为整流电路，整流是典型的的谐波源，其中单相桥式整流电路的谐波电流有3次、5次、7次、9次等。
这里面就涉及到我们所谈的三次谐波治理方案。
三次谐波电流在零线上会进行矢量叠加，由于相位关系，无法做到相互抵消，这时在零线上三次谐波电流就是三条相线叠加而成！三次谐波治理迫在眉睫。
现在市场上治理三次谐波的设备为零线滤波器、零线消除器等名称，因为目前大多数的三次谐波问题都集中在零线上！
LBNPF零线消除器可以有效解决零线三次谐波电流90%以上，直接采用50-75A小容量模块化产品设计，单套治理设备最大容量可达1500A以上，容量调整增减都非常方便且调整精确性高！
LBNP是直接加在零线上，当工作时，直接消除零线上90%的零线三次谐波电流，所以实际通过LBNPF的三次谐波电流只有10%，这时对比发现治理前后的散热与损耗都是大幅降低的。
因此该设备无需外加通风散热装置，能够在有效节约成本的同时，达到良好的三次谐波治理效果。
三次谐波电压保护范围
三次谐波电压保护范围电力系统中存在着各种谐波现象，其中三次谐波是一种常见的谐波类型。
由于三次谐波的频率与电力系统中的无功功率传输相关，其对电力设备和电网的影响较大。
因此，了解三次谐波电压的保护范围对于确保电力系统的正常运行至关重要。
一、三次谐波电压的产生三次谐波电压主要是由非线性负载设备引起的。
这些设备的工作过程中存在电流波形失真现象，导致电压波形也发生相应的变化，从而产生三次谐波电压。
常见的非线性负载设备包括变频器、电子整流器、电弧炉等。
这些设备在正常运行时可以提供便利，但同时也会对电力系统带来谐波问题。
二、三次谐波电压的特点三次谐波电压的特点表现在以下几个方面：1. 三次谐波电压频率为基波频率的三倍，即50Hz电网中的三次谐波频率为150Hz。
这种高频谐波对于电力设备的影响明显。
2. 三次谐波电压的幅值较大，可能超过基波电压的10%。
当三次谐波电压的幅值超过电力设备的额定值时，会对设备的正常工作造成影响。
3. 三次谐波电压存在相序问题。
三相系统中的三次谐波电压可能存在不同相序（正序、逆序、零序）的情况。
不同相序的谐波电压对电力设备产生的影响也有所不同。
三、三次谐波电压的保护范围对于三次谐波电压的保护，主要从以下几个方面考虑：1. 设备的阻性耐受电压：阻性耐受电压是指电力设备能够耐受的谐波电压幅值。
根据相关标准规定，电力设备的阻性耐受电压一般不超过基波电压的5%，即设备能够耐受的三次谐波电压幅值不超过基波电压的5%。
2. 设备的瞬态电压耐受能力：瞬态电压耐受能力是指设备能够耐受的谐波电压快速变化的能力。
电力设备在工作过程中需要具备一定的瞬态电压耐受能力，以应对谐波引起的电压瞬变。
3. 谐波滤波器的应用：为了降低三次谐波电压的影响，可以在电力系统中采用谐波滤波器。
谐波滤波器可以将谐波电压滤除或降低到一定程度，保护电力设备的正常运行。
四、三次谐波电压的监测和分析为了确保电力系统的安全运行，对于三次谐波电压的监测和分析是必要的。
10kV母线PT故障分析及建议
10kV母线PT故障分析及建议摘要：本文简要介绍了设备故障后，通过对信息收集整理、分析，最终确定故障产生原因。
着重分析一次设备故障与故障录播的对应关系，为电力同仁在运行维护方面提供一定的经验和借鉴。
中图分类号：TM407 文献标识码：B引言在电力设备运行维护中，难免会发生设备故障。
故障后如何确定故障产生原因，找出解决办法，避免同类故障再次发生，是支持设备可靠运行的手段。
故障后收集各种信息，分析信息圈定故障原因，是设备维护必须履行的职责。
1 信息收集设备故障后，应全面收集故障设备各项信息，以便更快更准查找故障产生的原因。
一般讲，应当收集故障设备基本信息，如：型号、生产厂家、生产日期、投运日期等，收集设备故障情况，如：故障前运行方式、电网操作情况、保护动作情况、监控信息、事件过程情况、录波图情况、现场检查情况以及前期维护工作情况等，以便为进一步分析提供详实的数据支持。
2 缺陷分析对收集到的信息应综合连贯的看待，可通过用正常信息对事件进行排除的方法，排除与故障特征无关的可能性，用存在疑问信息再进一步深入分析，找清与故障特征的关系，用以确定真正的故障产生因素，从而为以后工作建立有效的控制措施。
3实例分析某站2017年1月9日10kV母线PT柜发生三相短路，PT柜爆炸，1号主变低压侧复压过流II段保护动作，901开关跳闸，10kV I段母线及所供线路失压。
3.1故障基本信息10kV I段母线保护PT：型号：JDZX9-10G三相电压互感器，生产厂家：XX第一互感器厂，生产日期：2011年05月，出厂编号：A相01773，B相01653，C相01665，投运日期：2011年07月10kV I段母线保护三相PT避雷器：型号：Y5CS-12.7/45避雷器，生产厂家：XX避雷器厂，生产日期：2001年12月，出厂编号：A相01883，B相01352，C相01264，投运日期：2009年04月故障前运行方式：某站220kV、110kV侧系统并列运行，10kV系统分列运行。
10kV配网PT高压熔断器熔断原因浅析
10kV配网PT高压熔断器熔断原因浅析10kV配网PT高压熔断器熔断原因浅析武功供电分公司局长：来勇本文对配电网PT一次侧熔断器熔断的原因进行了简要分析，并提出了解决方法；同时对其中较常用的加装一次消谐器的方法进行了详细分析，提出解决产生二次电压不平衡的方法。
在6～35kV中性点不接地电网中，由于系统单相接地故障所引发的电磁式电压互感器(以下简称PT)一次侧熔断器熔断的问题时有发生，严重时甚至导致PT爆炸，严重威胁电网的安全运行。
1 PT高压熔断器熔断原因分析PT高压熔断器熔断必然缘于PT一次侧发生了足够长时间的过电流或者出现了较强的瞬间冲击电流。
目前大部分文献都认为PT高压熔断器熔断的主要原因都是由于系统发生铁磁谐振而引起过电压，而最终导致了PT高压熔断器熔断[1]。
但文献[2]提出了，当线路长度大于一定值时，PT高压熔断器熔断的主要原因不是铁磁谐振，而是由单相接地故障恢复后的电容放电冲击电流造成的。
运行经验和理论分析均表明，铁磁谐振往往是在系统对地电压出现不对称且某些相电压升高，电压互感器铁芯出现饱和而致使系统对地分布电容和电压互感器的励磁电抗达到某种匹配的情况下发生，并且可能发生分频谐振、基频谐振或高频谐振。
因此，铁磁谐振经常在某种外部条件的激发下发生。
例如，断路器三相非同期合闸、切除单相接地故障等都容易激发铁磁谐振。
此外，由于35kV及以下的配电网覆盖面广，配电线路投切频繁，网络结构复杂且经常发生变化，因而发生铁磁谐振的概率也较大[3]。
2 消除铁磁谐振的方法目前，常用的消除铁磁谐振的方法主要从两方面着手，即改变电感电容参数和消耗谐振能量，如在PT二次侧开口三角形侧接入电阻、在PT一次中性点接入消谐电阻器或零序PT等。
实践证明此法比较好地抑制了电压互感器铁磁谐振。
1．电压互感器中性点经接地电阻接地或经XXQ一10接地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。
10kV变电站无功功率补偿与谐波抑制
nX L
>
XC n
。
2）如果
nX L
=
XC n
，即电容器支路在
n
次谐波中
发生谐振，也是允许的，相当于滤波器。
3）如果
nX L
<
XC n
，电容器支路是容性的，系统
谐波电流放大，如果支路电流小于额定电流 1.3 倍，则
可以运行。
4）如果
XC n
> nX L
+ nX1 ，说明电容器与系统串联
支路是容性的，系统谐波电流放大，不允许运行。
目前，无功补偿技术主要包括：同步调相机 （SC）、晶闸管控制电抗器（TCR）、晶闸管投切电 容器（TSC）、静止无功发生器（SVG）等；抑制谐
38
2008 年第 6 期
波主要从改造系统本身和装设谐波抑制装置两方面 着手，包括：改变电容器组的安装位置、调整电容 器组无功出力、串联 RL 联合调节、电力滤波器等。 本文以电容器组投切集中补偿装置为例，确定补偿 容量，进行电容选型并考虑电容器的放电和保护。 分析了投入补偿电容器后的系统谐波情况及其对无 功补偿装置的影响，讨论安全有效投切电容器组的 方法，保证补偿的有效性与可靠性。
PE 电力电子
10kV 变电站无功功率补偿与谐波抑制
徐 岩 姚玉斌 王 丹
（大连海事大学轮机工程学院，大连 116026）
摘要 电网中感性负载吸收大量无功功率与谐波的存在对电力系统运行以及电力设备等产生 极大的负面影响。无功功率补偿是用电企业提高功率因数和节能降耗的有效手段。其中，合理选 择无功功率补偿容量和抑制电容器对谐波的放大作用尤为关键。本文从某企业 10kV 变电站实际问 题入手，分析计算无功功率补偿，综合考虑投入补偿装置后的谐波产生和抑制办法，以满足厂方 对功率因数、节能和生产的具体要求。
三次谐波电压保护范围
三次谐波电压保护范围在电力系统中，各种电力负载设备都可能会产生谐波电压。
谐波电压是指频率是系统基波频率的整数倍的电压信号。
这些谐波电压对电力设备和系统的正常运行会造成一定的威胁和损害。
因此，为了保护电力设备和确保电力系统的可靠运行，有必要对谐波电压进行保护。
本文将讨论三次谐波电压的保护范围。
1. 谐波电压对电力系统的影响谐波电压的存在会导致电力系统中的电流和电压的波形失真，对系统的稳定性和运行产生不良影响。
首先，谐波电流会增加系统的线损，导致能源浪费。
其次，谐波电流还会引起变压器和电缆等电力设备的过热，缩短设备的使用寿命。
此外，谐波电压还可能导致电力设备的故障、保护装置的误动作和通信设备的干扰等问题。
2. 三次谐波电压保护范围的定义根据国际电工委员会(IEC) 的规定，对于三次谐波电压的保护范围，应参考系统的额定电压。
通常，三次谐波电压的保护上限被定义为系统额定电压的5%。
这意味着当三次谐波电压超过系统额定电压的5%时，保护措施应该被采取，以减少谐波电压对电力设备的影响。
3. 采取的保护措施为了保护电力设备免受三次谐波电压的影响，以下是一些常见的保护措施：3.1 谐波滤波器谐波滤波器是用于降低电力系统中谐波电压和谐波电流的装置。
根据对系统的谐波成分进行分析，可以采用合适的谐波滤波器来消除谐波电压。
谐波滤波器可分为有源滤波器和无源滤波器。
有源谐波滤波器利用电子器件将谐波电流注入电路中，与谐波电压相抵消。
无源谐波滤波器则是通过谐波滤波器中的电抗元件来吸收谐波电流。
3.2 变压器的谐波阻抗根据电力系统的工作情况，可以选择在变压器的绕组中添加谐波阻抗，以减少谐波电压的影响。
谐波阻抗通常是由谐波滤波器的电抗元件构成，可以有效地吸收谐波电流。
3.3 设备的谐波耐受能力选择电力设备时，应特别关注其对谐波电压的耐受能力。
一些高性能的电力设备设计可以更好地抵御谐波电压的影响，减少设备的损坏和故障风险。
4. 谐波电压监测和分析为了更好地保护电力系统和设备免受谐波电压的影响，进行谐波电压的监测和分析是必要的。
10kV PT铁磁谐振的产生及消谐措施
10kV PT铁磁谐振的产生及消谐措施[摘要] 10kV PT铁磁谐振是谐振中一种非线性谐振，常常表现为谐振过电压，它会破坏电气设备的绝缘，甚至会烧毁电气设备，严重威胁着电力系统的安全、稳定运行。
本文深入分析了10kV PT铁磁谐振过电压的产生原因，并针对性提出了具体的防范措施。
关键词：PT;铁磁谐振;消谐措施0前言10kV PT铁磁谐振是谐振中一种非线性谐振，它可以是基波谐振，高次或分次谐波谐振。
其表现形式可能是单相、两相或三相对地电压升高，或产生高值零序电压分量，出现虚幻接地现象，或者在电压互感器中出现过电流。
其危害轻则引起高压保险烧毁，重则引起PT爆炸、开关柜烧毁，造成母线停电事故，甚至还会使小容量的异步电动机发生反转现象。
它不仅影响对用户的供电，而且可能造成主设备损坏，严重威胁着系统的安全运行。
1 10kV PT铁磁谐振产生的原因产生铁磁谐振过电压的主要原因，是由于PT的铁芯饱和而引起的串联谐振所致。
由于10kV系统中性点不接地，星形接线的PT高压绕组，就成为系统三相对地放电的唯一金属通道。
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。
电网单相接地时电流的分布如图1所示。
图110kV PT接法单相接地时的电流分布当系统发生单相接地时，PT中性点对地有相电压产生，非接地相的电压升高到线电压，故障点会流过电容电流，其对地电容C0上充以与线电压相应的电荷。
在接地故障期间，此电荷产生的电容电流以接地点为通路，在电源－导线－大地间流通，等值电路见图2。
由于PT的励磁阻抗很大，其中流过的电流很小。
当系统接地故障消逝后，相当于把导线电荷以接地点通往大地的电流通路切断了，此时非接地相将由原来的线电压瞬间恢复到正常的相电压水平。
因此，非接地相积累的电荷只有通过PT对地放电，此时三相对地电容（零序电容）3C0中存储的电荷，将对三相PT及零序PT高压绕组电感放电。
现场测试和理论分析表明，这个暂态过程所产生的电流比正常电流大很多倍，其频率低，幅值大，一般称为超低频振荡电流。
互感器原边中性点可靠接地减少10kV配电装置中的三次谐波(2)
互感器原边中性点可靠接地减少10kV配电装置中的三次谐关键词:配电系统;动力变压器;接地保护;三次谐波中图分类号:TM45 文献标识码:BR eliab le Earth of T ran sfo rm er P ri m ary Side N eu tral Po in t R educing T ertiary H arm on ic W ave in10kV D istribu ti on Equ i pm en tZH A O J ian-p ing,L I X ue-san(D atong R ail w ay Pow er-feed Secti on,D atong shanx i,037005Ch ina)A b stract:T h is p ap er po in ts ou t som e p rob lem s that m ay app ear in10kV rail w ay distriub ti on sub stati onop erati on,and p u ts fo rw ard schem es fo r its p roducing p rob lem s.Key w o rds:distribu ti on system;pow er tran sfo rm er;earth p ro tecti on;tertiary harm on ic w ave1 引言铁路10kV配电所是中性点不接地系统,在作为电源的动力变压器空载时,电压互感器原边的三次谐波激磁电源不易流通,在相电压中将出现三次谐波电压,会造成仪表指示不正常或接地保护误动。
消除或减少三次谐波电压是保证10kV配电系统可靠运行的必要条件。
2 电力系统的高次谐波 三相发电机产生的电压与正弦波有差别,包含一定的谐波分量,变压器的励磁电流是非正弦的,含有一定大小的三次谐波,所以在对称的三相电路中,电压、电流都可能含有高次谐波分量。
电气10kV电缆谐波问题分析
电气10kV电缆谐波问题分析发表时间：2019-08-27T13:56:48.303Z 来源：《当代电力文化》2019年第7期作者：苗帅[导读] 分析了电力谐波对电缆线路的影响。
针对电缆线路上谐波的含量远超过架空线路上的现象，从理论上分析说明了电缆线路对谐波放大的原因。
（武汉地铁运营有限公司，湖北武汉430000）摘要：本文论述了电气铁路10kV电缆贯通线上的谐波问题，分析了电力谐波对电缆线路的影响。
针对电缆线路上谐波的含量远超过架空线路上的现象，从理论上分析说明了电缆线路对谐波放大的原因。
同时，用matlab/simulink对电缆谐波进行仿真，得到其谐波阻抗随谐波频率变化的曲线。
为抑制电缆线路上的谐波及其危害，提出建议。
关键词： 10kV贯通线；电缆；谐波；谐波放大；仿真分析；Analysis of the harmonic of the 10kV cable lineAbstract: The 10kV link of a long line of a railway line, one for the overhead lines, one for the cable lines, and the harmonic currents on the overhead lines are found to exceed the overhead lines. In this paper, the harmonic problem of cable line is analyzed, and the influence of the harmonic on the cable is analyzed. At the same time, the matlab/simulink is used to carry out the simulation of the no-load cable, and the curve of the harmonic impedance with the harmonic frequency is obtained.Keyword：10kV cable through line; harmonic influence; harmonic amplification; the simulation of the no-load cable0 引言长期以来,我国铁路电力10kV贯通线主要采用架空线路，但近年来随着我国电气化高速铁路建设以及经济社会的迅速发展，由于电缆具有受环境影响小、不占地面空间、不暴露目标、安全性好、可靠性高等一系列的优点,在铁路10kV贯通线中使用的比例不断上升。
PT送电发生过谐振及PT一次侧加装消谐器后三相电压不平衡的原因分析
PT送电发生过谐振及PT一次侧加装消谐器后三相电压不平衡的原因分析一、谐振现象在*****投运氧化铝中心配电室10kv系统时，当投运第一段母线送电后，发现二次侧的电压值很不平衡，且开口三角也出现高电压，而且刹时B相电压为零，有虚幻接地现象。
停电对母线及PT进行检查没有发现问题，对PT一次熔断器进行检测，发现B相熔断器熔断。
改换一只熔断器后，恢复送电条件，再试一次，给一段母线送电后还继续有三相电压不平衡，开口电压太高，而且仍是有虚幻接地、烧断熔断器现象。
后来研究决定在PT的开口三角二次出口处加装一个白炽灯泡来消除开口电压，准备就绪后开始投运，白炽灯亮瞬间很亮然后就熄灭了，检查电压发现电压还是不平衡，有一相PT熔断器熔断了。
再次停电换上熔断器，决定带上几台变压器再投一次，当准备好了再投时发现以上现象还是存在。
二、原因分析经测试分析，这种现象是系统中偶然发生的铁磁谐振现象。
当供电线路各相对地电容形成的容抗与线路上所接入的PT各相的综合感抗数值相近或相等时就会发生铁磁谐振现象。
因为在10kV母线段试送电时并无投入其他供电回路，母线本身只有几十米长，所以每相对地的电容Co值很小，即各相的容抗Xc较大。
单相PT的各相的感抗Xl也较大，二者数值接近。
出现各相电压不平衡，而且每次投入时电压数值又不断转变的原因是，由于各相母线对地的位置相对不同，所以各相对地电容的大小有差别，所以引发的各相谐振程度就不一样，故烧坏熔断器或PT的哪一相就无法肯定了。
当采用白炽灯泡时，由于谐振常常在单相接地消失后产生，白炽灯泡因发烧而使其电阻显著增大，所以此时不起消谐作用。
三、解决铁磁谐振的方式通过部门的分析讨论，按照现场的实际情况是已经在PT二次开口三角加装微机消谐装置，其原理是当判断为系统存在工频位移过电压或铁磁谐振过电压后，消谐装置就会启动程序，发出高频脉冲，使反并在开口三角绕组两头的晶闸管交替零触发导通，将开口绕组短接，使PT饱和电压消除。
10kV配电变压器关口电压三相不平衡原因分析
10kV配电变压器关口电压三相不平衡原因分析发表时间：2015-11-02T16:56:43.020Z 来源：《电力设备》第03期供稿作者：王巍[导读] 江苏省电力公司射阳县供电公司江苏射阳 224300 随着地区经济发展，人民生活水平不断提高和农村家用电器迅速普及，客户对电压质量要求也越来越高。
（江苏省电力公司射阳县供电公司江苏射阳 224300）摘要：随着地区经济发展，人民生活水平不断提高和农村家用电器迅速普及，客户对电压质量要求也越来越高。
2015年，江苏省电力公司对全面消灭“低电压”提出了明确要求，消除用户“低电压”问题已成为供电企业改善电网电压质量、提高优质服务水平的一个重要环节。
笔者在低电压处理过程中遇到配变关口电压曲线不尽相同，笔者就这差异化做个浅要分析。
关键词：电压质量；接线方式；技术改进0 引言电压质量是供电质量的一项重要指标，《供用电营业规则》第5章第54条明确要求“在电力系统正常状况下，供电企业供到用户受电端的供电电压允许偏差为：220V单相供电的，为额定值的+7%，-10%”。
近年来，随着农村居民生活水平的不断提高，一些大功率的家用电器（如空调、电饭煲、取暖器等）也迅速普及，但一些早期建设的农村低压线路由于导线细、供电半径长、配变容量小等多种原因，从而致使部分380V~200V线路末端电压质量达不到要求。
所以说，做好农村220V用户电压质量低（简称“低电压”）情况的分析整改工作，不仅是法律上的要求，同时也是供电企业提高优质服务水平、树立良好社会形象的重要举措。
1、两种配变关口电压曲线的比较从上面两幅图可以看出，图一显示三相电压大幅波动，三相严重不平衡，台区关口出现低电压，甚至出现部分时段一相越上限，一相同时越下限的现象，关口电压波动幅度已显然超出10kv母线电压波动幅度。
图一下面的用户显然很容易出现低电压现象。
而图二显示，配变关口电压三相对称，该台区下面的用户出现低电压概率显然非常低。
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10kV系统的电压谐波分析南京供电公司计量中心曹根发摘要：本文对10kV小电流接地系统的电压谐波，由于10kV电压互感器中性点的消谐电阻，及接地变一侧的灭弧线圈等原因，而造成的错误测试结果，进行了分析，并针对这种现象提出改进的测试方法。
1.前言由于生产发展的需要和国家电力总公司及江苏省公司的要求，我市公司对所辖范围内的电网，配网电能质量，（电压谐波占有率）进行了一次普测、普查。
由于10kV配网系统采用了小电流接地的运行方式，10KV配网的电压互感器接线方式如图1所示。
在PT的一次侧中性点到地串接一只电阻，称消谐电阻。
此电阻一般由氧化锌阀片构成，在正常运行方式下，无电流通过此电阻。
一次侧中心点与地等电位。
近似与Y/Y型接法。
而主变接线方式则是Y/Δ型接法。
所以在10kV母线上并一只接地变，采用Y/Y型接法。
在变一侧中心点串一只电抗器，俗称灭弧线圈。
在10kV系统形成中心点接地的运行方式。
国标规定电压失谐率是相电压的谐波百分比含量做为判别限值的标准。
从而规范了测试信号是相电压，与之相应的测试设备的接线方式是“Y”型接法。
若取线电压为取样信号。
测试设备需按“△”接法，结果将造成取样信号中的3n次谐波被抵消，抵消量大小，与3n次谐波电压与同相的基波电压相位及相电压的不平衡度有关。
在普查进程中，我们发现有6座110kV变电站中的9条10kV母线严重超标。
共同特征是3次电压畸变率是造成超标的最主要因素。
其余各次谐波含量不大。
且占比例极低。
同时所有电压谐波超标的10kV母线，电压三相不平衡度也接近或超过国标值。
（国标Σu <2%）切除变电站10kV侧的补偿电容器组，仅五次谐波有所下降，三次谐波下降量不大总畸变率仍居高不下。
在10kV电源侧110KV测得，3次电压谐波仅有1%左右。
而在这9条母线供电范围内，并无大型工矿企业，和大型非线性生产用户。
基本负荷是大型商场、高层写字楼及居民小区。
仅照明、家用电器、电梯，难以形成如此高的仅以三次谐波为主要因素的电压畸变特征。
现场使用测试设备，经校验完全符合国标规定要求，同时也达到制造厂的技术规定。
为搞清这9条10kV母线电压谐波严重超标的真正原应所在，我们运用了理论分析，现场测试二种方法。
2.理论分析2.1谐波电流换算谐波电压法非线性负载向电网注入的谐波电流，通过供电节点阻抗，折算成谐波电压，叠加在基波上，造成电压波形的畸变，近似的工程估算可按下式计算：当有n个谐波源（母线电压的各条出线）。
且相位不确定时：In= In1+In2+Kn In1 In2 (1)In'= In+In3+Kn In In3 (2)………………………最后得到一个母线电压上总In'谐波电流。
K值一般可按表1取值：表 19|>13|偶次N 3 5 7 11 13Kn 1.62 1.28 0.72 0.18 0.08 0 注：n为谐波次数3*Un*n*InHRVn=_______________ (3)10*Sk式中：1.In1、In2、In3…………为谐波源的同次谐波电流值、单位：安培(A) ２.In为母线电压上n次谐波的总电流值，单位：安培（A）3.Un：母线电压标称值单位千伏（kV）4.Sk公共连接点的三相小方式短路容量，单位兆伏安（MV A）5.n：第n次谐波。
由于超标特征集中在3次谐波上，计算颇为简单。
以虎踞变为例，10kV母线上的三次谐波总电流（I3）仅有9-11安左右。
经计算后，10kV侧的三次谐波含量HRV3仅有0.08-0.097%。
与背景谐波相叠加后的电压总畸变率也只有1.2%-1.5%。
远小于测量数据6.1%-8.1%的范围。
谐波电压渗透法：当已知系统中某点谐波电压，要推算相邻对应的谐波电压值时，可引入“谐波电压渗透系数”的概念去推算相邻点的某等级谐波电压畸变率。
由如图2所示降压变压器，由变压器T1供给负荷F。
功率因数补偿的电容器组C0上串联，a%电抗器L0。
该系统的等值电路如图3所示。
图中R T n、X T n 为变压器的第n次谐波的等值电抗和电阻。
X F n、R F n为负荷的第n次谐波等值电抗和电阻。
X L n、X C n为电抗器和补偿电容的第n次谐波等值电抗。
电源侧A的第n次谐波电压U A n（%）,利用等值电路与负荷侧B的谐波电压U B n（%）关系为：U B n = Kun * U A n式中：Kun为谐波电压渗透系数Zcn∥Z f nKun = | |Zcn∥Z f n+Z T n式中：Zcn = j ( Xln - Xcn );Z T n = R T n+jX T n式中∥符号为并联符号。
为使问题讨论简单化，同时避开补偿电容器组对第n 次谐波的放大作用，作4点假设。
1.切除补偿电容器组2.不计变压器损耗。
3.系统满足R f n》X f n。
4.负荷侧无大型冲击性负载。
在这些条件均满足情况下，（实际上除第2点外，其余3点在实际测试中都具备或能做到）我们获得Kun。
验经数据如下，当n<7次，从高压电源侧到低压负荷侧的谐波电压渗透率：可取 1.05%-1.17%，从低压负荷侧到高压电源侧的谐波电压渗透率可取0.83%-0.95%，取值与供电节点的短路容量，谐波次数及变压器制造工艺有关。
基本趋势是，供电节点短路容量越大，(与国标谐波电流限数所确定的短路容量MV A值相比)从高压向低压渗透率，愈向1趋近。
谐波次数>7，也趋近向1趋近。
仍以虎踞变为例，莫云2#(796),莫虎1#（798）两条110kV进线。
电压总失谐率为0.91-1.2%，根据电压渗透原理，10kV的电压总畸变率应为：0.91%-1.2%*（1.05%-1.17%）=0.96%-1.4%的范围之内，也远小于现场所测的6.1%-8.1%范围。
3.现场测量：由谐波电流换算谐波电压法和谐波电压渗透法的理论分析，这6座110kV 变电站10kV 母线侧，PT 上取样的相电压测试数据是一个错误结论。
而电磁式电压互感器频率响应在50HZ-1500HZ 范围内，基本上是一个线性电压传递器件。
问题的焦点就集中到消谐电阻上，由氧化锌阀片构成的消谐电阻，其伏安特性是类似于稳压管的非线性特征。
短接电压互感器一次侧的消谐电阻，将10kVPT 的中心点直接接地，此种工况下，应是10KV 母线电压的真实电压谐波值。
测试结果如表2所示。
由表2可以看出，母线电压的畸变率是由消谐电阻等器件引起，运用电流、电压换算法，电压渗透法估算出的电压总含谐量和切除电容器组的测量结果较接近。
由电能质量分析仪（PS-3），分析软件程序，打印出的3次谐波电压日变化曲线（图4所示）。
虽经供电系统的峰，谷，平三个时段，但畸变率基本上是一条直线。
证明了是一个稳定的畸变因素。
与用户负荷无关。
10kV 母线却是一个在0-7%之间的稳定电压。
PT 中心点流过消谐电阻的电流，形成的电压，与灭弧线圈，是造成三次谐波被放大很多的最重要的原因。
22.533.544.555.560:001:162:383:545:126:307:489:0511:0312:2113:3015:3616:5118:1220:0921:2122:4523.59A相电压B相电压C相电压图4 4． 改进测试方法：如图5所示，为满足国标取相电压要求，测试设备仍按“Y”型接法，但N 点不接地。
Uo’对地有一电压，电压是由三相另序和谐波电压（主要是3次造成）。
Uo’是一次侧的中心点，对地也有电压，而电压主要由三相不平衡量和谐波电压，主要也是3次所致。
因此Uo 与Uo’是一个方向相同的电压偏差，对测试设备而言。
就相对消弱和减小了因消谐电阻之故所造成的测量误差。
按此设想，仍在虎踞变，将消谐电阻短接后，投切补偿电容器组，测得的一组数据，与将消谐电阻接入电网系统，测试设备中心点悬浮，投、切补偿电容器组，所得的数据列入表3所示。
表3消谐电阻短接测得设备中心点接地消谐电阻接入系统测量设备中心点悬浮投入补偿电容器组切除补偿电容器组投入补偿电容器组切除补偿电容器组U a U b U c U a U b U c U a U b U c U a U b U c10kVⅠ段% 1.89 2.26 1.61 0.87 1.170.73 1.57 1.94 1.270.9 1.27 0.7510kVⅡ段% 2.09 2.47 1.63 0.99 1.490.9 2.24 1.98 1.63 1.00 1.51 1.03 注：表中是相电压的总失谐畸变率从表3可明显看出，消谐电阻接入系统后，采用测试设备中心点悬浮方法所测得的数据，较为贴近实际情况，尤其在切除功率因素补偿电容器组的的工况下，这种测试方法，所得测试结果更为贴近实际。
但要特别指出的是，这种测试方法，要求测试设备电压信号通道必须隔离并且相互独立，无内在电气连接点。
经9条母线的验证，这种接线方式测量具有很高的准确性。
3次谐波很高，是否是虚假值的论证方法有三种。
方法一可把变电站所用变，（部分变电站也有将接地变当所用变供电）作为PT来取相电压。
因为所用变负荷率一般不足15%，测试时最好再停用照明设备、空调直流浮充等负荷，用所用变测的电压谐波结果会略高于PT二次侧所得测试结果，若不仅不高反而低，而且低的很多，则可认为此变电站的3次谐波值是一个虚假数据。
方法二是分析3次谐波电压的日变化曲线，经峰、谷、平时间段，而畸变率基本上是直线，上下变化很小。
方法三是将被测对象的三次谐波电流值。
应用谐波电流换算谐波电压法，由于虚假数据是三次谐波电压甚高粗估一下，必要时还得测试上一级电压的电压失谐率，用渗透原理所得的数据相差甚远，就可以得到正确的答案。
参考文献1.电力系统谐波学会议论文集（1989）2.电力谐波张一中集3.供电系统谐波吴竞昌主编4.电能质量公用电网谐波 GB/T 14549-935.电力系统高次谐波余润余6.江苏省电力系统电能质量技术监督规定7.南京地区电力系统谐波监督管理制度的通知。