龔衡輝

內(nèi)容摘要：本文理論上分析了10kV電壓互感器單相接地與諧振的區(qū)別，單相接地與諧振故障現(xiàn)象有著根本區(qū)別。正常情況下，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，仍可在故障狀態(tài)下繼續(xù)運行一段時間。鐵磁諧振產(chǎn)生的過電壓對設(shè)備的影響最大，切不可將電壓互感器諧振誤判為單相接地而延誤了處理時間。

關(guān)鍵詞：10KV電壓互感器；單相接地；諧振

在電力系統(tǒng)中，電壓互感器是一種儀表用變壓器，是一、二次系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)元件，它能正確地反映電氣設(shè)備的正常運行和故障情況。正確區(qū)分電壓互感器單相接地與諧振對實際工作有很大幫助。

1 電壓互感器單相接地

在中性點不接地系統(tǒng)中，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，系統(tǒng)仍可以在故障狀態(tài)下繼續(xù)運行一段時間，有供電連續(xù)性高的優(yōu)點。但不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后，非故障相會產(chǎn)生較高的過電壓，影響系統(tǒng)設(shè)備的絕緣性能和使用壽命，后果是出現(xiàn)更頻繁的故障。

1.1 當(dāng)中性點不接地系統(tǒng)中發(fā)生金屬永久性單相接地時，如A相接地（針瓶、吊瓶、懸瓶、避雷器擊穿、配電變壓器繞相絕緣擊穿等），則UAN=0，非接地相UBN和UCN的電壓表指示由正常的58V升高到線電壓100V，電壓互感器開中三角兩端出現(xiàn)幾十伏電壓（正常時約3V），起動絕緣檢查繼電器發(fā)出接地信號并報警。

1.2 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生非金屬性短路接地時，即高電阻、電弧、樹障等單相接地。如A相發(fā)生接地，則UAN的電壓比正常相電壓要低，其余兩相UBN和UCN為58～100V，電壓互感器開口三角處兩端有約70V電壓，達到絕緣檢查繼電器起動值，發(fā)出接地信號并報警。

1.3 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，故障點流過電容電流，未接地的兩相相電壓增高3倍，這將嚴(yán)重影響線路和電氣設(shè)備的安全運行（此時電壓互感器的勵磁阻抗很大，故流過的電流很小）。但是，一旦接地故障點消除，非接地相在故障期間已充的電荷只能通過電壓互感器高壓線圈經(jīng)其自身的接地點接入大地。在這一瞬間電壓突變過程中，電壓互感器高壓線圈的非接地兩相的勵磁電流就要突然增大，甚至飽和，由此構(gòu)成相間串聯(lián)諧振。由于接地電弧熄滅時間不同，故障點的切除就不一樣。因此，不一定在每次出現(xiàn)單相接地故障時，電壓互感器高壓線圈中都要產(chǎn)生很大的激磁電流，其高壓側(cè)熔斷器的情況也有所不同。

2 電壓互感器諧振

在系統(tǒng)諧振時，電壓互感器將產(chǎn)生過電壓使電流激增，此時除了造成一次側(cè)熔斷器熔斷外，還將導(dǎo)致電壓互感器燒毀。在個別情況下，還會引起避雷器、變壓器、斷路器的套管發(fā)生閃絡(luò)或爆炸。對于Y0/Y0電磁式電壓互感器，在正常情況下線路發(fā)生的單相接地不會出現(xiàn)鐵磁諧振過電壓，只有在下列條件下，才可能引發(fā)鐵磁諧振。

2.1 由于小型變壓器的絕緣老化，以致線圈絕緣擊穿引起匝間、層間短路。雖然電網(wǎng)在中性點不接地，單相接地電流不大，但較之變壓器的一次負荷電流要大得多。當(dāng)配電變壓器內(nèi)部發(fā)生單相接地故障時，故障電流通過抗電能力強的絕緣油對地放電，也會產(chǎn)生不穩(wěn)定的電弧激發(fā)電網(wǎng)諧振。

2.2 隨意帶負荷拉開分支線路隔離刀閘，或帶負荷拉開配電變壓器的高壓跌落保險，造成刀閘間弧光短路而引發(fā)諧振。

2.3 運行人員操作程序不規(guī)范，未拉開電壓互感器高壓側(cè)刀閘，電壓互感器直接向空母線送電，引起電壓互感器鐵磁諧振。

2.4 運行中的電壓互感器諧振過電壓可在三相同時發(fā)生，出現(xiàn)各相電壓嚴(yán)重不平衡。將電壓互感器負載全部退出，重新測量其結(jié)果與未退出負載前相同。檢查電壓互感器一次側(cè)熔斷器完好，在排除主變和電壓互感器本身故障的可能性后，甩開電壓互感器的避雷器，電壓顯示與未甩開避雷器之前相同，而且每次投入時的電壓表指示數(shù)值均有變化。這是由于各相母線對地的相位不同，對地電容的大小有差異。另外，每次投入電壓互感器時，各相的接觸電阻以及同期性都隨力量、速度的變化而變化，所以各相的諧振程度就不相同。

2.5 各相對地參數(shù)不平衡，加上合閘瞬間相位角的即性原因，導(dǎo)致一相至兩相，甚至三相同時出現(xiàn)諧振現(xiàn)象。如果發(fā)生的是分頻諧振，因其頻率較低，電壓表會有周期性振動，但由于此時的感抗小，電壓互感器的激磁電流很大，往往會將電壓互感器燒毀。

3 消除鐵磁諧振的技術(shù)措施

3.1 選擇勵磁特性好的電壓互感器或改用電容式電壓互感器。

3.2 在同一個10kV配電系統(tǒng)中，應(yīng)盡量減少電壓互感器的臺數(shù)。

3.3 在三相電壓互感器一次側(cè)中性點串接單相電壓互感器或在電壓互感器二次開口三角處接入阻尼電阻。

3.4 在母線上接入一定大小的電容器，使容抗（Xc）與感抗（XL）的比值小于0.01可避免諧振。

3.5 系統(tǒng)中性點裝設(shè)消弧線圈。

3.6 采用自動調(diào)諧原理的接地補償裝置，通過過補、全補和欠補的運行方式，來較好地解決此類問題。

4 結(jié)論

綜上所述，單相接地與諧振故障現(xiàn)象有著根本區(qū)別。正常情況下，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，仍可在故障狀態(tài)下繼續(xù)運行一段時間。鐵磁諧振產(chǎn)生的過電壓對設(shè)備的影響最大，切不可將電壓互感器諧振誤判為單相接地而延誤了處理時間。

參考資料：

1 黃守盟；固體器件用于6—35千伏系統(tǒng)接地保護研究[J]；武漢大學(xué)學(xué)報（工學(xué)版）；2011年02期

2 何利余，李世富；小接地電流系統(tǒng)消弧線圈的投入對電度計量的影響及改進意見[J]；電測與儀表；2008年01期

3 紀(jì)渭；；138千伏6相輸電系統(tǒng)[J]；高電壓技術(shù)；2009年01期

4 陸德綋；史傳卿；；大家都來重視塑料電纜的屏蔽層[J]；電線電纜；2010年01期

5 劉慕潔；；發(fā)電機鐵氫燈接地保護及其改進措施[J]；華北電力技術(shù)；2010年12期

6 張金鍔；；中壓電網(wǎng)的中性點接地問題[J]；華北電力技術(shù)；2012年05期

7 T.F伽林；W.D布萊甘；M.M陳；孫茂林；；數(shù)字式方向比較保護[J]；山東大學(xué)學(xué)報（工學(xué)版）；2011年04期

8 沈?qū)W斌；ZD—3B小接地電流信號選擇裝置[J]；繼電器；2011年02期

9 江世芳，曲青；方向阻抗繼電器測量阻抗及動作行為分析（下）[J]；繼電器；2011年03期

10 俞鳴元；多相補償接地距離繼電器動作特性的分析與計算[J]；電力系統(tǒng)自動化；2013年06期