消除PT谐振的措施及4PT消谐分析

言穆昀，刘 杰，韩海宁(.中国市政工程华北设计研究总院有限公司，天津 300074; .天津昱丞高科工程设计有限公司，天津 300074)



消除PT谐振的措施及4PT消谐分析

言穆昀1，刘 杰1，韩海宁2
(1.中国市政工程华北设计研究总院有限公司，天津 300074; 2.天津昱丞高科工程设计有限公司，天津 300074)

〔摘 要〕针对变电站小电流接地系统PT因受干扰而出现谐振现象，进而导致PT烧坏的事故，以消除PT谐振的措施为出发点，分析了4PT消除谐振的原理，并介绍了能消除常规4PT接线方式存在问题的改进型4PT的接线方式。

〔关键词〕小电流接地系统；铁磁谐振；消谐；改进型4PT

0 引言

在变电站的日常运行中，电压互感器(PT)的作用相当重要。它不仅能够监测电压，而且在保护、计量方面也发挥着不可替代的作用。然而，在变电站的具体运行过程中，PT也会受到一些因素的干扰，出现谐振现象，进而发生损坏。

1 消除PT谐振的措施

由于我国城市化发展进程不断加快，电缆线路的使用呈直线上升趋势，变电站系统对地电容也在不断增大。就小电流接地系统而言，如果系统受到某种扰动，PT与对地电容可能产生铁磁谐振，导致PT熔断器熔断，甚至可能导致PT烧坏。

铁磁谐振发生的根本原因是电压互感器铁芯在某些激发条件下饱和，其感抗变小，并与线路对地电容的容抗发生谐振。这些激发条件包括在电力系统进行的某些操作(如投切空载线路、母线和补偿电容器)，以及发生单相接地故障等。

根据国内外的经验，消除谐振的主要方法有：

(1) 在变电站系统上安置消弧线圈，同时选用过补偿方式工作；

(2) 变换已有运行方式，采取临时倒闸措施；

(3) 为了保证铁芯工作状态不进入饱和区，选用励磁特性较好的PT；

(4) 将PT开口三角绕组与阻抗相连接；

(5) PT高压侧中性点经单相零序电压互感器接地，即4PT消谐法；

(6) 将PT开口三角绕组与性能较好的消谐器相连接。

其中，除了措施(2)是改变系统等值电容，破坏产生谐振的条件外，其他方式从本质上而言，主要是通过变换PT的电压特性来消除谐振。并且在上述各项措施中，措施(1)是消除铁磁谐振过电压常用的一种方法，而措施(5)亦被广泛采用，且被证明是一种更有效的消谐方法。

2 4PT消除谐振的原理

4PT消谐法就是在主PT的三相绕组中性点与地之间，接入第4个PT(即零序电压互感器)以消除谐振的方法，4PT原理接线方式如图1所示。

图1　4PT原理接线方式

在正常运行时，三相电源对地电压对称，N′与N点对地电压均为0，即4PT不承受电压，其二次绕组没有输出电压，YJ继电器不会动作。当系统出现单相接地时(例如C相在D点接地，即D点电位变为0)，N′升高至相电压，此电压加在4PT上，其二次绕组因输出零序电压启动继电器YJ而报警。此时，电源的相间电压仍对称，主PT一次绕组跨接在相间电压上，不再与接地电容并联，因此也就不会发生谐振。主PT次级短接的开口三角绕组N3内无电流。二次绕组N2正常输出电压，但电压表各相电压都在原相电压上叠加了零序电压接地短路相的电压表显示为0，其余2相电压表为二次线电压(见图2)。

图2　单相接地短路三相电压互感器一、二次电压相量

3 4PT接线方式

实际应用中，4PT有2种不同的接线方式，且各有其特点。

3.1 接线方式1

接线方式1如图3所示。由于三相电压互感器的开口三角回路是短接的，因此主PT和零序PT分别担负着正序电压和零序电压的测量功能。当系统接地故障消失后，健全相积累的电荷必须对地放电，使系统电压恢复正常状态。这个暂态过程所产生的放电电流比正常电流大很多倍，称为超低频振荡过电流，可导致高压熔断器熔断。接入4PT绕组后，能有效削弱这种超低频振荡电流。但如果4PT的热容量不够，就会在较长过电流存在期间烧坏。因此，接线方式1有必要进行改进。

3.2 接线方式2

改进后的接线方式2如图4所示。接线方式2较接线方式1在如下2方面进行了改进。

(1) 接线方式的改进。将主PT的二次开口三角回路与零序PT的一个补偿绕组按正极性串联后接YJ。YJ的电压包含了主PT的少部分零序电压，因此，测量零序电压比接线方式1要精确。同时由于零序开口三角回路不是短接的，消除了电容放电电流使热容量不够的开口三角绕组烧坏的隐患。

(2) 采用特殊参数的零序PT。相对主PT，4PT增大了直流电阻分量和交流励磁阻抗，能有效抑制超低频振荡过电流，避免被烧坏。

图3　接线方式 1

图4　接线方式2

4 工程案例

某污水处理厂2段10 kV系统电压互感器柜是三相绕组PT，开口三角处装有二次消谐装置，运行1年后出现一段PT高压熔丝熔断的故障，造成3台高压电机停运，影响了该厂的生产。供电部门对外线谐波进行了测试，发现其完全符合电网要求，故将二次消谐器换成100 W白炽灯，运行一段时间后再次出现谐振过电压。经与供电部门研究后，决定彻底改造电压互感器柜，采用图4所示的改进型 4PT接线方式，避免了谐振的再次发生。

参考文献：

1 吴 骏，卢 刚．小电流接地系统单相接地与谐振状态辨识技术[J]．电力系统保护与控制， 2010，38(13)：151-154，157．

2 翁利民，陈灵欣，靳剑峰．配电网电压互感器铁磁谐振的特点与抑制[J]．继电器，2004，32(20)：43-45．

3 冯旭阳．限制配电网PT过电压、过电流的措施[J]．电气时代，2007，56(6)：90-91．

言穆昀(1962-)，女，高级工程师，主要从事电气工程及自动化方面的研究工作，email：yanmuyun84@cemi．com．cn。

刘 杰(1972-)，男，高级工程师，主要从事电气工程及自动化方面的研究工作。

韩海宁(1988-)，男，助理工程师，主要从事电气工程及自动化方面的设计工作。

国家电网公司确保2016年春节期间安全可靠供电与优质服务

国家电网公司高度重视春节期间电力安全可靠供应和供电优质服务工作，超前谋划、精心组织、多措并举，将重点做好以下工作。

(1) 精心谋划，科学安排电网运行方式。一是充分发挥大电网优势和特高压跨区跨省大范围配置资源作用，利用不同地区负荷特性差异，在全国范围内调剂余缺，确保供需平衡；二是强化节日期间电网运行特性分析，细化负荷预测，留有必要的调控手段和备用容量，合理安排电网运行方式，春节期间不安排线路及设备检修，确保供电能力；三是加强系统运行监控及应急值守，充分发挥电源调节能力，保障电网供电可靠性。

(2) 超前部署，做好设备运行维护。一是加强重要输电通道的运维和防护，治理输电线路安全隐患；二是加大配电线路和设备的巡检和消缺力度，大力开展红外热成像等带电检测，对重载、电压异常、负荷不平衡台区进行集中整治，及时消除设备缺陷与隐患；三是及时掌握外出务工人员集中返乡地区大功率电器购置及使用情况，采取临时换大变压器等措施，确保群众安全可靠用电。

(3) 创新举措，全力做好供电优质服务。一是加强春节期间营业厅窗口人员值班，超前做好自助购电设备检修维护，确保客户节日期间的购电充值、电卡修复、故障报修等服务需求；二是强化网上营业厅运行管理，确保供电服务网站，“掌上电力”客户端(APP)、电力微信等电子服务渠道畅通，方便客户办理各类业务；三是充分考虑春节期间可能出现的灾害性天气等各类突发异常情况，充实值班及抢修力量，供电抢修班组24 h待命，保证抢修资源配备充足，随时处理停电故障；四是全国统一供电服务热线95598安排充足的客服专员值班，确保客户的服务需求和反映问题能够及时传递和快速响应。

(4) 大力宣传，积极倡导客户安全有序用电。一是针对春节期间农村地区个别时段电力需求激增的情况，引导和鼓励客户错峰避峰用电，缓解高峰时段供电压力；二是组织开展春节前客户用电安全专项检查，重点排查医院、机场、车站、码头、风景区、大型商场等重要客户和人员密集场所用电安全隐患，对可能威胁电网安全的集中燃放点进行定点看护，确保客户用电设施安全可靠；三是加强用电知识宣传，指导客户科学用电，提醒广大居民外出时及时切断不使用电器电源，确保安全用电。

（来源：国家电网公司网站 2016-02-04）

作者简介：

收稿日期：2015-09-25。