10kV系统电压互感器防谐振过电压的二次接线_田浩

１１０ｋＶ系统中电压互感器铁磁谐振概述

在１０ｋＶ系统中电压互感器（ＰＴ）大多是用电磁式电压互感器，由于１０ｋＶ系统是中性点不接地系统，单相接地是一种常见的临时性故障，发生单相接地时，故障相对地电压降低，非故障两相的相

电压升高，系统相电压由对称变成不对称（见图１），而线电压却依然对称（因负序电压等于零，见图２），因而，对用户的供电不构成影响，但如果通过接地点电容电流相当大，就会在接地点处产生间隙性电弧，引起过电压，升高的非故障相电压，可能在绝缘薄弱处引起击穿，继而造成两点或多点接地短路，使故障扩大；也可能使电压互感器铁芯严重饱和，导致电压互感器严重过负荷而烧毁，损坏设备。所以，发生单相接地后，系统仍能继续运行一定时间，但不允许长期对外供电。

此时由于系统参数发生改变，ＰＴ铁芯可能出现饱和而感抗下降与电网容抗满足谐振条件，发生在某个频率下的铁磁谐振，产生过电压。另外单相接地点的间歇性电弧在熄灭瞬间系统电压恢复正常，电弧重燃后系统电压再次变化，这样电压忽高忽低的变化也是引发系统谐振的原因。铁磁谐振和过电压将引起ＰＴ一次高压熔丝熔断，甚至造成ＰＴ过热烧毁或绝缘击穿损坏。为了防止运行中出现的ＰＴ铁磁谐振，需要对ＰＴ的二次接线方式进行改进。

２通常防止铁磁谐振的措施

２．１利用并联灯泡实现限制铁磁谐振

早期使用的ＰＴ多为油浸式三相五柱ＰＴ，其防止铁磁谐振的方法是在ＰＴ二次开口三角形Ｌ线和Ｎ线间接一个２００～５００Ｗ的灯泡或一个消谐装置（见图３），以此来改变ＰＴ参数以减少发生谐振的因素。

２．２串接ＰＴ限制铁磁谐振措施

由于并联灯泡的效果不是很理想，人们又开始用在油浸式三相五柱式ＰＴ中性点再串接一个单相干式ＰＴ，或直接用四只单相干式ＰＴ，其接线方法是三只ＰＴ一次侧接成星形后再在中性点串接一只ＰＴ（见图４），采用此种接线后，系统发生单相接地时加在ＰＴ一次星形的电压不会有太大的变化，系统产生的零序电压主要是加在中性线上所接的零序ＰＴ上，而每相ＰＴ所承受的电压都不会升高，激磁电流不会增大，ＰＴ不会饱和，消除了铁磁谐振的诱发因素，从而限制了铁磁谐振。

图３并联灯泡实现限制铁磁谐振接线图

图４串接ＰＴ限制铁磁谐振接线图

３ＰＴ二次接线的改进

３．１简化的ＰＴ二次接线

采用四只单相ＰＴ接线后，ＰＴ烧毁的事件基本上得到控制，为适应一次接线的改变，二次接线也需要作进一步的改动。起初人们对四只ＰＴ接线的工作原理了解不深，二次接线只是被动地接成图４的形式，后来根据现场实际运行的情况及出现的问题，我们对四只ＰＴ接线的工作原理进行了更深入的分析和研究，发现在系统单相接地时，由于星形接线的一次绕组所承受的电压不变化仍然是对称电压，其二次星形绕组和三角形绕组的电压都不变化，零序电压只加在中性线的零序ＰＴ上，二次侧反应零序电压的绕组也只有零序ＰＴ的两个二次绕组，开口三角形不起作用，于是就将其去掉，此时二次接线如图５所示，同时将零序ＰＴ的变比改为

将１００Ｖ的二次绕组单独引出作为３Ｕ０使用。实际运行时发现，在正常运行无接地故障的情况下３Ｕ０有较大的输出，约３０Ｖ左右。

图５ＰＴ二次接线的改进接线图

３．２ＰＴ二次接线的改进限制３Ｕ０的方法

系统正常运行时ＰＴ输出的３Ｕ０将造成测量错误，使值班员对系统误判断采取错误行动，也可能使继电保护误动作。分析上述３Ｕ０输出电压的原因为三次谐波的作用使星形接法的ＰＴ绕组上的电压波形发生了畸变，产生三次谐波电压不对称，在零序ＰＴ上产生了较高的三次谐波电压呈现出３Ｕ０的输出。为此我们提出改进方法，ＰＴ二次接线如图６所示，将开口三角形接成封闭的三角形来消除三次谐波，这样问题就得到解决。ＰＴ二次接线经过这样改动后，能消除铁磁谐振发生的同时还能消除３Ｕ０。经检测正常运行时３Ｕ０的输出约为０Ｖ。

图６ＰＴ二次接线的改进限制３Ｕ０接线图

４结论

为了防止１０ｋＶ电压互感器铁磁谐振的发生，通过对ＰＴ二次接线的研究与改进，以上为我们提出的最终接线方式，在实际运行中效果良好，采用该接线方式的ＰＴ已经连续运行２年，并没有损坏。因其接线简单，且防谐振效果显著，建议在１０ｋＶ系统中推广使用。

１０ｋＶ系统电压互感器防谐振过电压的二次接线

□田浩

（韶关市擎能设计有限公司广东・韶关５１２０２７）

摘要电压互感器运行中会因单相接地诱发铁磁谐振使电压互感器烧毁，本文分析了引起铁磁谐振的原因，指出了几种常用的消除谐振的方法及存在的一些不足。通过实验分析提出了一种改进的互感器回路二次侧接线方法，并有效地消除了互感器回路中的三次谐波，这样不仅很好地保护了互感器，也使系统的控制和保护更稳定可靠。该方法应用在１０ｋＶ供电系统中，有效地消除了电压互感器的铁磁谐振，起到了很好的应用效果。

关键词电压互感器铁磁谐振二次接线

中图分类号：ＴＭ文献标识码：Ａ文章编号：１００７－３９７３（２００７）０９－００３－１

工程与技术

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科协论坛・２００７年第９期（下）