一、二次消谐装置原理分析探讨

摘 要 阐述了变电站内一、二次消谐装置的工作原理及用途，深入分析一、二次消谐装置的区别及缺陷，让我们对消谐装置有更深刻的理解。

关键词 谐振；微机消谐装置；一次消谐器

中图分类号：TM86 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）19-0182-01

1 概述

电力系统中有许多电感元件，例如变压器、电压互感器等这些大都为非线性元件，它和系统的电容组成许多复杂的振荡回路，如果满足一定的条件，就可激发起持续时间较长的铁磁谐振过电压。发生铁磁谐振时产生的较高过电压和较大的过电流，极易使电力设备的绝缘损坏，严重情况下危及运行人员的安全，为解决此类问题，电力系统就按要求使用了消谐装置。

2 设备分类及用途

消谐设备按照接线方式可分为两大类：一次消谐和二次微机消谐装置，虽然都是消谐设备，但也存在一定的区别和缺陷，下面就对这两类消谐设备介绍如下。

2.1 一次消谐器

一次消谐器实际上是一个非线性消谐电阻Ro，串接于电压互感器一次侧中性点与地之间。电网正常运行时，消谐器上电压小于500 V，Ro呈高电阻值，阻尼作用大，使谐振在起始阶段不易发展；当电网单相接地时，消谐器上电压较高，Ro呈低值，电网弧光接地时，Ro仍能保持一定的阻值，可以限制互感器涌流。

该装置具有消除电压互感器饱和谐振和限制涌流两种功能，但在实际应用中存在以下缺点：

1）中性点为半绝缘结构，Ro→∞，即电压互感器高压侧绕组中性点变为绝缘了，电压互感器的电感量不参与零序回路，也就不存在电压互感器饱和过电压，但Ro太大，当电网出现单相接地时，大部分零序电压降在Ro上，会使开口三角形电压太低，电压互感器零序电压U0的测量值有误差影响接地指示灵敏度和保护装置正常动作。

2）一次消谐器存在唯一性，一次消谐器只能限制所接电压互感器不发生谐振。当发生单相接地故障时，且系统中有多台高压侧中性点接地的电压互感器同时运行，则必须每台电压互感器均在中性点安装消谐电阻器方有效。

3）单相接地时，电压互感器的零序电压Uo的测量值有误差，对Uo幅值和角度精度要求较高的场合（如微机接地选线装置）不适宜使用。

4）装置自身的热容量有限，即使选用热容量相对较大的LXQ型，在持续时间较长的间歇电弧接地过电压激发下，装置仍有损坏发生。

2.2 二次消谐装置

图1 二次消谐装置接线

二次消谐，即微机消谐装置，二次接线如图1，采用高性能的单片微机作为核心元件，对PT开口三角电压进行遁环检测。正常工作情况下，该电压小于30 V，装置内的大功率消谐元件（固态继电器）处于阻断状态，对系统运行不产生影响。当系统发生故障后，消谐装置判断如下：

1）当30 V≤Uo<120 V时，微机消谐装置发出“接地”报警信号，不启动装置内部的大功率消谐元件。

2）当120 V≤Uo<145 V时，微机消谐装置发出“接地”和“过电压”报警信号，不启动装置内部的大功率消谐元件。

3）当150 V≤Uo时，消谐装置判断为“谐振”，系统立即启动消谐元件，让铁磁谐振在阻尼作用下迅速消失。

电网发生故障后，消谐装置将自动记录、存贮，并自动报警、显示谐振信息（时间、频率、电压值）。故障消失后，返回起始状态，并继续检测电网中的状态，仪器虽然精密，但还是存在一定的缺陷。

1）当电网内发生单相接地时，电压互感器开口三角形绕组两端会出现100V的工频零序电压，这样阻尼电阻的容量就要求足够大，当阻尼电阻太小，一方面电阻本身可能因过热而烧坏；另一方面，电压互感器也可能因电流过大而烧损。当涌流发生时，它会将二次开口三角短路，这反而会增大涌流幅值。

2）难以正确区分基波谐振和单相接地，目前判据的主要判断依据为零序电压Uo的电压值，通常基频谐振定为Uo≥150 V，单相接地定为30 V≤Uo<145 V。为了防止单相接地时装置误动使电压互感器长时间过载而烧毁，只好将基频谐振的判据电压定得比较高。

3 一、二次消谐装置的区别

一、二次消谐装置除了接线方式不同外，在电网正常运行时，也能起到互补的作用。

1）微机消谐装置起动消谐期间，晶闸管全导通，呈低阻态，电阻约为几毫欧，如此小的电阻值足以阻尼高频、基频及分频三种谐振，而且对整个电网有效，即一个系统中只需选择一台TV安装消谐器即可，而一次消谐装置只能针对一组电压互感器。

2）微机消谐装置在电网对地电容较大时，对防止间歇性接地或接地消失瞬间，互感器瞬时饱和所产生的低频饱和电流（即涌流，非谐振引起）造成的熔丝熔断，是无能为力的，而一次消谐装置是可以有效的避免此现象。

4 消谐装置运行注意事项

对于一次消谐装置，正常运行时，视为带电设备，我们不能对其进行直接维护，但必须定期对一次消谐装置进行停电，做性能检测试验。二次消谐装置属于电子产品，日常运行时应注意以下几点。

1）二次消谐装置的主要判断依据是电压互感器的开口三角形电压，在设备投运验收时，应将电压互感器开口三角形电压接线作为重点排查项目。

2）二次消谐装置可以向综自后台发出设备故障信号，因此，消谐装置投运前，应再次对二次消谐装置进行模拟试验，确保报警信号能发往综自后台。

3）运行人员进行变电站巡视时，应认真检查二次消谐装置是否正常运行，检查项目：液晶屏显示情况、电源灯和运行指示灯是否正常亮起、按功能键，检查消谐装置是否死机等。

随着电力事业的迅速发展，电网的健康发展离不了这些基础设施，所以我们应该正确合理的运用消谐设备，消除电网安全隐患，为做坚强电网打好坚实的基础。

参考文献

[1]朱大新.数字化变电站综合自动化系统的发展[J].电工技术杂志，2004（06）.

[2]张继雄.变电站自动化系统选型中应注意的问题[J].内蒙古电力技术，2005（12）.

[3]刘贵水，赵逢荣.变电二次设计相关问题探讨[J].科技资讯，2008（19）.

作者简介

王帆，女，陕西西安人，电力技术工程师，本科，研究方向：电力设计。endprint

摘 要 阐述了变电站内一、二次消谐装置的工作原理及用途，深入分析一、二次消谐装置的区别及缺陷，让我们对消谐装置有更深刻的理解。

关键词 谐振；微机消谐装置；一次消谐器

中图分类号：TM86 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）19-0182-01

1 概述

电力系统中有许多电感元件，例如变压器、电压互感器等这些大都为非线性元件，它和系统的电容组成许多复杂的振荡回路，如果满足一定的条件，就可激发起持续时间较长的铁磁谐振过电压。发生铁磁谐振时产生的较高过电压和较大的过电流，极易使电力设备的绝缘损坏，严重情况下危及运行人员的安全，为解决此类问题，电力系统就按要求使用了消谐装置。

2 设备分类及用途

消谐设备按照接线方式可分为两大类：一次消谐和二次微机消谐装置，虽然都是消谐设备，但也存在一定的区别和缺陷，下面就对这两类消谐设备介绍如下。

2.1 一次消谐器

一次消谐器实际上是一个非线性消谐电阻Ro，串接于电压互感器一次侧中性点与地之间。电网正常运行时，消谐器上电压小于500 V，Ro呈高电阻值，阻尼作用大，使谐振在起始阶段不易发展；当电网单相接地时，消谐器上电压较高，Ro呈低值，电网弧光接地时，Ro仍能保持一定的阻值，可以限制互感器涌流。

该装置具有消除电压互感器饱和谐振和限制涌流两种功能，但在实际应用中存在以下缺点：

1）中性点为半绝缘结构，Ro→∞，即电压互感器高压侧绕组中性点变为绝缘了，电压互感器的电感量不参与零序回路，也就不存在电压互感器饱和过电压，但Ro太大，当电网出现单相接地时，大部分零序电压降在Ro上，会使开口三角形电压太低，电压互感器零序电压U0的测量值有误差影响接地指示灵敏度和保护装置正常动作。

2）一次消谐器存在唯一性，一次消谐器只能限制所接电压互感器不发生谐振。当发生单相接地故障时，且系统中有多台高压侧中性点接地的电压互感器同时运行，则必须每台电压互感器均在中性点安装消谐电阻器方有效。

3）单相接地时，电压互感器的零序电压Uo的测量值有误差，对Uo幅值和角度精度要求较高的场合（如微机接地选线装置）不适宜使用。

4）装置自身的热容量有限，即使选用热容量相对较大的LXQ型，在持续时间较长的间歇电弧接地过电压激发下，装置仍有损坏发生。

2.2 二次消谐装置

图1 二次消谐装置接线

二次消谐，即微机消谐装置，二次接线如图1，采用高性能的单片微机作为核心元件，对PT开口三角电压进行遁环检测。正常工作情况下，该电压小于30 V，装置内的大功率消谐元件（固态继电器）处于阻断状态，对系统运行不产生影响。当系统发生故障后，消谐装置判断如下：

1）当30 V≤Uo<120 V时，微机消谐装置发出“接地”报警信号，不启动装置内部的大功率消谐元件。

2）当120 V≤Uo<145 V时，微机消谐装置发出“接地”和“过电压”报警信号，不启动装置内部的大功率消谐元件。

3）当150 V≤Uo时，消谐装置判断为“谐振”，系统立即启动消谐元件，让铁磁谐振在阻尼作用下迅速消失。

电网发生故障后，消谐装置将自动记录、存贮，并自动报警、显示谐振信息（时间、频率、电压值）。故障消失后，返回起始状态，并继续检测电网中的状态，仪器虽然精密，但还是存在一定的缺陷。

1）当电网内发生单相接地时，电压互感器开口三角形绕组两端会出现100V的工频零序电压，这样阻尼电阻的容量就要求足够大，当阻尼电阻太小，一方面电阻本身可能因过热而烧坏；另一方面，电压互感器也可能因电流过大而烧损。当涌流发生时，它会将二次开口三角短路，这反而会增大涌流幅值。

2）难以正确区分基波谐振和单相接地，目前判据的主要判断依据为零序电压Uo的电压值，通常基频谐振定为Uo≥150 V，单相接地定为30 V≤Uo<145 V。为了防止单相接地时装置误动使电压互感器长时间过载而烧毁，只好将基频谐振的判据电压定得比较高。

3 一、二次消谐装置的区别

一、二次消谐装置除了接线方式不同外，在电网正常运行时，也能起到互补的作用。

1）微机消谐装置起动消谐期间，晶闸管全导通，呈低阻态，电阻约为几毫欧，如此小的电阻值足以阻尼高频、基频及分频三种谐振，而且对整个电网有效，即一个系统中只需选择一台TV安装消谐器即可，而一次消谐装置只能针对一组电压互感器。

2）微机消谐装置在电网对地电容较大时，对防止间歇性接地或接地消失瞬间，互感器瞬时饱和所产生的低频饱和电流（即涌流，非谐振引起）造成的熔丝熔断，是无能为力的，而一次消谐装置是可以有效的避免此现象。

4 消谐装置运行注意事项

对于一次消谐装置，正常运行时，视为带电设备，我们不能对其进行直接维护，但必须定期对一次消谐装置进行停电，做性能检测试验。二次消谐装置属于电子产品，日常运行时应注意以下几点。

1）二次消谐装置的主要判断依据是电压互感器的开口三角形电压，在设备投运验收时，应将电压互感器开口三角形电压接线作为重点排查项目。

2）二次消谐装置可以向综自后台发出设备故障信号，因此，消谐装置投运前，应再次对二次消谐装置进行模拟试验，确保报警信号能发往综自后台。

3）运行人员进行变电站巡视时，应认真检查二次消谐装置是否正常运行，检查项目：液晶屏显示情况、电源灯和运行指示灯是否正常亮起、按功能键，检查消谐装置是否死机等。

随着电力事业的迅速发展，电网的健康发展离不了这些基础设施，所以我们应该正确合理的运用消谐设备，消除电网安全隐患，为做坚强电网打好坚实的基础。

参考文献

[1]朱大新.数字化变电站综合自动化系统的发展[J].电工技术杂志，2004（06）.

[2]张继雄.变电站自动化系统选型中应注意的问题[J].内蒙古电力技术，2005（12）.

[3]刘贵水，赵逢荣.变电二次设计相关问题探讨[J].科技资讯，2008（19）.

作者简介

王帆，女，陕西西安人，电力技术工程师，本科，研究方向：电力设计。endprint

摘 要 阐述了变电站内一、二次消谐装置的工作原理及用途，深入分析一、二次消谐装置的区别及缺陷，让我们对消谐装置有更深刻的理解。

关键词 谐振；微机消谐装置；一次消谐器

中图分类号：TM86 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）19-0182-01

1 概述

电力系统中有许多电感元件，例如变压器、电压互感器等这些大都为非线性元件，它和系统的电容组成许多复杂的振荡回路，如果满足一定的条件，就可激发起持续时间较长的铁磁谐振过电压。发生铁磁谐振时产生的较高过电压和较大的过电流，极易使电力设备的绝缘损坏，严重情况下危及运行人员的安全，为解决此类问题，电力系统就按要求使用了消谐装置。

2 设备分类及用途

消谐设备按照接线方式可分为两大类：一次消谐和二次微机消谐装置，虽然都是消谐设备，但也存在一定的区别和缺陷，下面就对这两类消谐设备介绍如下。

2.1 一次消谐器

一次消谐器实际上是一个非线性消谐电阻Ro，串接于电压互感器一次侧中性点与地之间。电网正常运行时，消谐器上电压小于500 V，Ro呈高电阻值，阻尼作用大，使谐振在起始阶段不易发展；当电网单相接地时，消谐器上电压较高，Ro呈低值，电网弧光接地时，Ro仍能保持一定的阻值，可以限制互感器涌流。

该装置具有消除电压互感器饱和谐振和限制涌流两种功能，但在实际应用中存在以下缺点：

1）中性点为半绝缘结构，Ro→∞，即电压互感器高压侧绕组中性点变为绝缘了，电压互感器的电感量不参与零序回路，也就不存在电压互感器饱和过电压，但Ro太大，当电网出现单相接地时，大部分零序电压降在Ro上，会使开口三角形电压太低，电压互感器零序电压U0的测量值有误差影响接地指示灵敏度和保护装置正常动作。

2）一次消谐器存在唯一性，一次消谐器只能限制所接电压互感器不发生谐振。当发生单相接地故障时，且系统中有多台高压侧中性点接地的电压互感器同时运行，则必须每台电压互感器均在中性点安装消谐电阻器方有效。

3）单相接地时，电压互感器的零序电压Uo的测量值有误差，对Uo幅值和角度精度要求较高的场合（如微机接地选线装置）不适宜使用。

4）装置自身的热容量有限，即使选用热容量相对较大的LXQ型，在持续时间较长的间歇电弧接地过电压激发下，装置仍有损坏发生。

2.2 二次消谐装置

图1 二次消谐装置接线

二次消谐，即微机消谐装置，二次接线如图1，采用高性能的单片微机作为核心元件，对PT开口三角电压进行遁环检测。正常工作情况下，该电压小于30 V，装置内的大功率消谐元件（固态继电器）处于阻断状态，对系统运行不产生影响。当系统发生故障后，消谐装置判断如下：

1）当30 V≤Uo<120 V时，微机消谐装置发出“接地”报警信号，不启动装置内部的大功率消谐元件。

2）当120 V≤Uo<145 V时，微机消谐装置发出“接地”和“过电压”报警信号，不启动装置内部的大功率消谐元件。

3）当150 V≤Uo时，消谐装置判断为“谐振”，系统立即启动消谐元件，让铁磁谐振在阻尼作用下迅速消失。

电网发生故障后，消谐装置将自动记录、存贮，并自动报警、显示谐振信息（时间、频率、电压值）。故障消失后，返回起始状态，并继续检测电网中的状态，仪器虽然精密，但还是存在一定的缺陷。

1）当电网内发生单相接地时，电压互感器开口三角形绕组两端会出现100V的工频零序电压，这样阻尼电阻的容量就要求足够大，当阻尼电阻太小，一方面电阻本身可能因过热而烧坏；另一方面，电压互感器也可能因电流过大而烧损。当涌流发生时，它会将二次开口三角短路，这反而会增大涌流幅值。

2）难以正确区分基波谐振和单相接地，目前判据的主要判断依据为零序电压Uo的电压值，通常基频谐振定为Uo≥150 V，单相接地定为30 V≤Uo<145 V。为了防止单相接地时装置误动使电压互感器长时间过载而烧毁，只好将基频谐振的判据电压定得比较高。

3 一、二次消谐装置的区别

一、二次消谐装置除了接线方式不同外，在电网正常运行时，也能起到互补的作用。

1）微机消谐装置起动消谐期间，晶闸管全导通，呈低阻态，电阻约为几毫欧，如此小的电阻值足以阻尼高频、基频及分频三种谐振，而且对整个电网有效，即一个系统中只需选择一台TV安装消谐器即可，而一次消谐装置只能针对一组电压互感器。

2）微机消谐装置在电网对地电容较大时，对防止间歇性接地或接地消失瞬间，互感器瞬时饱和所产生的低频饱和电流（即涌流，非谐振引起）造成的熔丝熔断，是无能为力的，而一次消谐装置是可以有效的避免此现象。

4 消谐装置运行注意事项

对于一次消谐装置，正常运行时，视为带电设备，我们不能对其进行直接维护，但必须定期对一次消谐装置进行停电，做性能检测试验。二次消谐装置属于电子产品，日常运行时应注意以下几点。

1）二次消谐装置的主要判断依据是电压互感器的开口三角形电压，在设备投运验收时，应将电压互感器开口三角形电压接线作为重点排查项目。

2）二次消谐装置可以向综自后台发出设备故障信号，因此，消谐装置投运前，应再次对二次消谐装置进行模拟试验，确保报警信号能发往综自后台。

3）运行人员进行变电站巡视时，应认真检查二次消谐装置是否正常运行，检查项目：液晶屏显示情况、电源灯和运行指示灯是否正常亮起、按功能键，检查消谐装置是否死机等。

随着电力事业的迅速发展，电网的健康发展离不了这些基础设施，所以我们应该正确合理的运用消谐设备，消除电网安全隐患，为做坚强电网打好坚实的基础。

参考文献

[1]朱大新.数字化变电站综合自动化系统的发展[J].电工技术杂志，2004（06）.

[2]张继雄.变电站自动化系统选型中应注意的问题[J].内蒙古电力技术，2005（12）.

[3]刘贵水，赵逢荣.变电二次设计相关问题探讨[J].科技资讯，2008（19）.

作者简介

王帆，女，陕西西安人，电力技术工程师，本科，研究方向：电力设计。endprint